Materiale pentru celule solare

Există multe tipuri de materiale pentru celule solare, inclusiv siliciu amorf, siliciu policristalin, CdTe, CuInxGa (1-x) Se2 și alți semiconductori, sau elemente din trei, cinci și șase grupuri legate între ele. Pe scurt, materialele care generează electricitate după iluminare sunt materialele pe care celulele solare le caută.
Stația solară de încărcare a vehiculelor electrice testează în principal reacția și absorbția luminii prin diferite procese și metode de fabricație pentru a realiza o descoperire revoluționară de combinare a unui decalaj energetic larg și de a permite absorbția completă a lungimii de undă scurte sau lungi, astfel încât să reducă costul materialelor.
Există și tipuri de celule solare: tip substrat sau tip film subțire. Substratul poate fi împărțit în tip monocristal sau răcit în blocuri policristaline după dizolvare. Tipul de peliculă subțire poate fi combinat mai bine cu construcția. Dacă există curbură sau tip flexibil sau tip pliat, materialul este de obicei siliciu amorf. Există, de asemenea, un fel de cercetare și dezvoltare de materiale organice sau nano, care este încă cercetare și dezvoltare prospective. Prin urmare, am auzit despre diferite generații de celule solare: prima generație de substrat pe bază de siliciu, a doua generație de peliculă subțire, a treia generație de cercetare și dezvoltare a unui nou concept și a patra generație de materiale de film compozit.
Prima generație de celule solare are cea mai lungă dezvoltare și cea mai matură tehnologie. Poate fi împărțit în siliciu monocristalin, siliciu policristalin și siliciu amorf. În ceea ce privește aplicarea, siliciul monocristalin și siliciul policristalin au fost cele mai importante.
Celulele solare cu peliculă subțire de a doua generație sunt fabricate prin procesul de film subțire. Specia poate fi împărțită în Telurura de Cadmiu CdTe, Selenură de Cupru Indiu CIS, Selenură de Cupru Indiu Galiu CIGS, Arseniură de Galiu GaAs
Cea mai mare diferență între bateria de generația a treia și bateria din generația anterioară este introducerea materiei organice și a nanotehnologiei în procesul de fabricație. Există celule solare fotochimice, celule solare fotosensibile colorante, celule solare polimerice și celule solare nanocristaline.
A patra generație este de a realiza o structură cu mai multe straturi pentru pelicula subțire care absoarbe lumina din baterie.
Unele tehnologii de fabricare a bateriilor. Nu poate fi fabricat un singur tip de baterie. De exemplu, în procesul de polisiliciu, pot fi fabricate atât tipul de placă de cristal de siliciu, cât și tipul de film subțire.
Materialele polimerice comune pentru celule solare includ polivinilcarbazol (PVK), poliacetilena (PA), polifenilen vinilen (PPV) și politiofen (PTh).
(1) Polivinil carbazol (PVK)
Dintre polimerii cu activitate fotoelectrică, PVK este cel mai timpuriu descoperit și cel mai complet studiat. Grupul său lateral are un sistem mare de conjugare electronică, care poate absorbi lumina ultravioletă. Electronii excitați pot migra liber prin complexul de sarcină format de inelul carbazol adiacent. Ele sunt de obicei dopate cu I2, SbCl3, trinitrofluorenonă (TNF) și tetracianochinonă derivată de nitrostilbenbenzen (TCNQ).
(2) Poliacetilenă (PA)
PA este polimerul electronic cu cea mai mare conductivitate măsurată până acum. Metodele sale de polimerizare includ în principal metoda Shirakawa Yingshu, metoda Namm, metoda Durham și sistemul catalitic cu pământuri rare. Yingshu Shirakawa folosește catalizatorul Ziegler-Natta cu concentrație mare, și anume TiOBu4-A1Et3, pentru a prepara direct filmul de poliacetilenă autosusținut cu luciu metalic din acetilenă în fază gazoasă; Filmul se formează pe substratul de cristal lichid orientat, iar filmul PA este, de asemenea, foarte orientat. Caracteristica metodei Narrman este că catalizatorul de polimerizare este „învechit la temperatură ridicată”, astfel încât proprietățile mecanice și stabilitatea polimerului sunt îmbunătățite semnificativ.
(3) Polifenilen vinilen (PPV)
În ultimii ani, materialele PPV sunt cele mai utilizate în domeniul optoelectronică și au cea mai mare eficiență a dispozitivului. Datorită structurii sale conjugate, lanțul molecular este foarte rigid, adesea dificil de topit și dizolvat și dificil de prelucrat. Metoda de obținere a PPV solubil este de a introduce cel puțin un alcan cu catenă lungă în inelul benzenic. Numărul de alcani trebuie să fie de cel puțin 6. De asemenea, se constată că solubilitatea alcanilor liniară cu substituenți ramificați este mai bună decât cea a alcanilor liniară cu același număr de atomi de carbon. Materialul reprezentativ este MEH-PPV (MEH; 2-metoxi{-5 (2 '- etilhexoxi)), care are o solubilitate bună şi este convenabil de utilizat; Lățimea de bandă interzisă este de 2,1 eV, ceea ce este relativ moderat.
(4) Derivați de politiofen (PT).
Dintre toți polimerii conjugați, politiofenul este un material fotovoltaic foarte bun. Datorită benzii interzise adecvate și mobilității mari ale găurilor, a devenit unul dintre punctele fierbinți de cercetare a materialelor fotovoltaice organice în ultimii ani. Printre acestea, dispozitivele fotovoltaice cu film de amestec de poli (3-hexil) tiofen (P3HT) structurat regional și PCBM derivat C60 solubil ca strat activ au cea mai mare eficiență de conversie a energiei sub tratament termic și eficiență de conversie a energiei. a ajuns la aproximativ 5 procente. Prin urmare, proiectarea și sinteza noilor derivați de politiofen, studiul relației dintre structura și proprietățile politiofenului și îmbunătățirea proprietăților derivaților de politiofen prin modificarea structurală au atras atenția cercetătorilor. Din perspectiva materialelor fotovoltaice, acești derivați de politiofen ar trebui să aibă cele mai de bază proprietăți: solubilitate bună și formare de peliculă, spectru larg de absorbție (în special în regiunea luminii vizibile) și mobilitate ridicată a purtătorului.