Материалы для солнечных батарей

Существует много видов материалов для солнечных элементов, включая аморфный кремний, поликристаллический кремний, CdTe, CuInxGa (1-x) Se2 и другие полупроводники или элементы из трех, пяти и шести групп, соединенных вместе. Короче говоря, материалы, которые генерируют электричество после освещения, — это материалы, которые ищут солнечные батареи.
Солнечная зарядная станция для электромобилей в основном проверяет реакцию и поглощение света с помощью различных производственных процессов и методов, чтобы добиться революционного прорыва в сочетании широкого энергетического зазора и обеспечения полного поглощения короткой или длинной волны, чтобы снизить стоимость материалов.
Существуют также типы солнечных элементов: тип подложки или тип тонкой пленки. Подложка может быть разделена на монокристаллы или охлаждена на поликристаллические блоки после растворения. Тонкопленочный тип лучше сочетается со зданием. Если есть кривизна или гибкий тип или складчатый тип, материал обычно представляет собой аморфный кремний. Существует также своего рода исследования и разработки в области органических или наноматериалов, которые все еще являются перспективными исследованиями и разработками. Таким образом, мы слышали о разных поколениях солнечных элементов: первое поколение на основе кремниевой подложки, второе поколение тонкопленочных, третье поколение новых концептуальных исследований и разработок и четвертое поколение композитных пленочных материалов.
Солнечные элементы первого поколения имеют самую длительную разработку и самые зрелые технологии. Его можно разделить на монокристаллический кремний, поликристаллический кремний и аморфный кремний. С точки зрения применения монокристаллический кремний и поликристаллический кремний составляли основную массу.
Тонкопленочные солнечные элементы второго поколения изготавливаются по тонкопленочной технологии. Виды можно разделить на теллурид кадмия CdTe, селенид меди-индия CIS, селенид меди-индия-галлия CIGS, арсенид галлия GaAs.
Самая большая разница между батареей третьего поколения и батареей предыдущего поколения заключается во внедрении органических веществ и нанотехнологий в производственный процесс. Существуют фотохимические солнечные элементы, фоточувствительные к красителю солнечные элементы, полимерные солнечные элементы и нанокристаллические солнечные элементы.
Четвертое поколение должно сделать многослойную структуру для тонкой пленки, которая поглощает свет от батареи.
Некоторые технологии производства аккумуляторов. Можно производить не только один тип батареи. Например, в процессе производства поликремния могут быть изготовлены как кремниевые кристаллические пластины, так и тонкие пленки.
Обычные полимерные материалы для солнечных элементов включают поливинилкарбазол (PVK), полиацетилен (PA), полифениленвинилен (PPV) и политиофен (PTh).
(1) Поливинилкарбазол (ПВК)
Среди полимеров, обладающих фотоэлектрической активностью, ПВК является наиболее ранним открытым и наиболее полно изученным. Его боковая группа имеет большую электронную систему сопряжения, которая может поглощать ультрафиолетовый свет. Возбужденные электроны могут свободно мигрировать через зарядовый комплекс, образованный соседним карбазольным кольцом. Обычно они легированы I2, SbCl3, тринитрофлуореноном (TNF) и производным нитростилбенбензола тетрацианохиноном (TCNQ).
(2) Полиацетилен (ПА)
PA является электронным полимером с самой высокой проводимостью, измеренной до сих пор. Его методы полимеризации в основном включают метод Ширакава Иншу, метод Намма, метод Дарема и каталитическую систему с редкоземельными элементами. Yingshu Shirakawa использует катализатор Циглера-Натта с высокой концентрацией, а именно TiOBu4-A1Et3, для непосредственного получения самонесущей полиацетиленовой пленки с металлическим блеском из газофазного ацетилена; Пленка формируется на ориентированной жидкокристаллической подложке, и пленка ПА также сильно ориентирована. Особенностью метода Нармана является то, что катализатор полимеризации «старится при высокой температуре», благодаря чему значительно улучшаются механические свойства и стабильность полимера.
(3) Полифениленвинилен (PPV)
В последние годы материалы ППВ получили наибольшее распространение в области оптоэлектроники и обладают наибольшей эффективностью устройств. Из-за своей сопряженной структуры молекулярная цепь очень жесткая, ее часто трудно расплавить и растворить, а также трудно обрабатывать. Метод получения растворимого PPV заключается во введении в бензольное кольцо хотя бы одного длинноцепочечного алкана. Количество алканов должно быть не менее 6. Установлено также, что растворимость неразветвленных алканов с разветвленными заместителями лучше, чем у неразветвленных алканов с тем же числом атомов углерода. Типичным материалом является MEH-PPV (MEH; 2-метокси-5 (2'-этилгексокси)), который обладает хорошей растворимостью и удобен в использовании; Ширина запрещенной зоны составляет 2,1 эВ, что является относительно умеренным.
(4) Производные политиофена (ПТ)
Среди всех сопряженных полимеров политиофен является очень хорошим фотогальваническим материалом. Из-за подходящей ширины запрещенной зоны и высокой подвижности дырок в последние годы он стал одним из основных направлений исследований органических фотоэлектрических материалов. Среди них фотогальванические устройства со смешанной пленкой из локально структурированного поли(3-гексил)тиофена (P3HT) и растворимого производного C60 PCBM в качестве активного слоя имеют самую высокую эффективность преобразования энергии при термообработке, а эффективность преобразования энергии достиг около 5 процентов. Поэтому дизайн и синтез новых производных политиофена, изучение взаимосвязи между структурой и свойствами политиофена, улучшение свойств производных политиофена путем структурной модификации привлекли внимание исследователей. С точки зрения фотоэлектрических материалов эти производные политиофена должны обладать самыми основными свойствами: хорошей растворимостью и пленкообразованием, широким спектром поглощения (особенно в области видимого света) и высокой подвижностью носителей.