Materiały na ogniwa słoneczne

Istnieje wiele rodzajów materiałów na ogniwa słoneczne, w tym krzem amorficzny, krzem polikrystaliczny, CdTe, CuInxGa (1-}x) Se2 i inne półprzewodniki, czyli elementy trzech, pięciu i sześciu połączonych ze sobą grup. Krótko mówiąc, materiały, które generują energię elektryczną po oświetleniu, są materiałami, których szukają ogniwa słoneczne.
Stacja ładowania słonecznego pojazdu elektrycznego testuje głównie reakcję i absorpcję światła za pomocą różnych procesów produkcyjnych i metod, aby osiągnąć rewolucyjny przełom w połączeniu szerokiej przerwy energetycznej i umożliwieniu pełnej absorpcji krótkich lub długich fal, aby obniżyć koszty materiałów.
Istnieją również rodzaje ogniw słonecznych: typu substratowego lub typu cienkowarstwowego. Substrat można podzielić na monokryształy lub schłodzić do bloków polikrystalicznych po rozpuszczeniu. Typ cienkiej folii można lepiej połączyć z budynkiem. Jeśli występuje krzywizna lub typ elastyczny lub złożony, materiałem jest zwykle amorficzny krzem. Istnieje również rodzaj badań i rozwoju materiałów organicznych lub nano, które wciąż są perspektywicznymi badaniami i rozwojem. Dlatego słyszeliśmy o różnych generacjach ogniw słonecznych: pierwsza generacja podłoża na bazie krzemu, druga generacja cienkich warstw, trzecia generacja nowych koncepcji badań i rozwoju oraz czwarta generacja materiałów kompozytowych.
Pierwsza generacja ogniw słonecznych ma najdłuższy rozwój i najbardziej dojrzałą technologię. Można go podzielić na krzem monokrystaliczny, krzem polikrystaliczny i krzem amorficzny. Pod względem zastosowań większość stanowiły krzem monokrystaliczny i krzem polikrystaliczny.
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne drugiej generacji są wytwarzane w procesie cienkowarstwowym. Gatunki można podzielić na Tellurek kadmu CdTe, selenek miedziowo-indowy CIS, selenek miedziowo-indowo-galowy CIGS, arsenek galu GaAs
Największą różnicą między baterią trzeciej generacji a baterią poprzedniej generacji jest wprowadzenie materii organicznej i nanotechnologii w procesie produkcji. Istnieją fotochemiczne ogniwa słoneczne, barwnikowe fotoczułe ogniwa słoneczne, polimerowe ogniwa słoneczne i nanokrystaliczne ogniwa słoneczne.
Czwarta generacja ma na celu wykonanie wielowarstwowej struktury cienkiej warstwy pochłaniającej światło z akumulatora.
Niektóre technologie produkcji baterii. Nie można wyprodukować tylko jednego typu baterii. Na przykład w procesie polikrzemu można wytworzyć zarówno rodzaj płytki z kryształu krzemu, jak i rodzaj cienkiej folii.
Typowe polimerowe materiały do ​​ogniw słonecznych obejmują poliwinylokarbazol (PVK), poliacetylen (PA), polifenyleno-winylen (PPV) i politiofen (PTh).
(1) Poliwinylokarbazol (PVK)
Wśród polimerów wykazujących aktywność fotoelektryczną PVK jest najwcześniej odkrytym i najlepiej zbadanym. Jego grupa boczna ma duży elektroniczny system koniugacji, który może pochłaniać światło ultrafioletowe. Wzbudzone elektrony mogą swobodnie migrować przez kompleks ładunku utworzony przez sąsiedni pierścień karbazolu. Zwykle są domieszkowane I2, SbCl3, trinitrofluorenonem (TNF) i pochodną nitrostilbenebenzenu, tetracyjanochinonem (TCNQ).
(2) Poliacetylen (PA)
PA jest polimerem elektronicznym o najwyższej zmierzonej dotychczas przewodności. Jego metody polimeryzacji obejmują głównie metodę Shirakawa Yingshu, metodę Namm, metodę Durham i system katalityczny ziem rzadkich. Yingshu Shirakawa używa katalizatora Zieglera-Natty o wysokim stężeniu, mianowicie TiOBu4-A1Et3, do bezpośredniego przygotowania samonośnej folii poliacetylenowej o metalicznym połysku z acetylenu w fazie gazowej; Folia jest utworzona na zorientowanym podłożu ciekłokrystalicznym, a folia PA jest również silnie zorientowana. Cechą charakterystyczną metody Narrmana jest to, że katalizator polimeryzacji „starzeje się w wysokiej temperaturze”, dzięki czemu znacznie poprawiają się właściwości mechaniczne i stabilność polimeru.
(3) Polifenylenowinylen (PPV)
W ostatnich latach materiały PPV są najszerzej stosowane w dziedzinie optoelektroniki i charakteryzują się najwyższą wydajnością urządzeń. Ze względu na swoją sprzężoną strukturę łańcuch molekularny jest bardzo sztywny, często trudny do stopienia i rozpuszczenia oraz trudny w obróbce. Metoda otrzymywania rozpuszczalnego PPV polega na wprowadzeniu co najmniej jednego długołańcuchowego alkanu do pierścienia benzenowego. Liczba alkanów powinna wynosić co najmniej 6. Stwierdzono również, że rozpuszczalność prostych alkanów z podstawnikami rozgałęzionymi jest lepsza niż rozpuszczalność prostych alkanów o tej samej liczbie atomów węgla. Reprezentatywnym materiałem jest MEH-PPV (MEH; 2-metoksy-5 (2'-etyloheksoksy)), który ma dobrą rozpuszczalność i jest wygodny w użyciu; Zakazana szerokość pasma wynosi 2,1 eV, co jest wartością stosunkowo umiarkowaną.
(4) Pochodne politiofenu (PT).
Spośród wszystkich polimerów sprzężonych politiofen jest bardzo dobrym materiałem fotowoltaicznym. Ze względu na odpowiednie pasmo wzbronione i wysoką ruchliwość dziur, stał się jednym z gorących punktów badawczych organicznych materiałów fotowoltaicznych w ostatnich latach. Wśród nich urządzenia fotowoltaiczne z mieszanką regionalnie ustrukturyzowanego poli(3-heksylo)tiofenu (P3HT) i rozpuszczalnej pochodnej C60 PCBM jako warstwą aktywną mają najwyższą efektywność konwersji energii w obróbce cieplnej, a efektywność konwersji energii osiągnął około 5 proc. Dlatego projektowanie i synteza nowych pochodnych politiofenu, badanie zależności między strukturą a właściwościami politiofenu oraz poprawa właściwości pochodnych politiofenu poprzez modyfikację strukturalną przyciągnęły uwagę badaczy. Z punktu widzenia materiałów fotowoltaicznych, te pochodne politiofenu powinny charakteryzować się najbardziej podstawowymi właściwościami: dobrą rozpuszczalnością i błonotwórczością, szerokim spektrum absorpcji (zwłaszcza w zakresie światła widzialnego) oraz wysoką ruchliwością nośników.