Editorial Feature

用于太阳能电池的材料概述

图像信用:IndustryViews / shutterstock.com

在计算器和卫星等应用中发现光伏细胞,更常见的太阳能电池。首先使用几乎完全在太空中,光伏电池现在用于更常见的应用。在简单的术语中,光伏电池和器件将光能转换成电能。光伏电池有许多不同的形状和尺寸可用。当各个光伏电池连接时,它们形成光伏模块。

用于施工光伏电池的材料

特殊材料用于施工光伏电池。这些材料称为半导体。用于构造光伏电池的最常用的半导体材料是硅。几种形式的硅用于结构;它们是单晶,多晶硅和无定形的。用于构造光伏电池的其他材料是多晶薄膜,例如铜铟in inelenide,碲化镉和砷化镓。

硅 - 太阳能电池最受欢迎的材料

一些最早的光伏(PV)使用硅作为太阳能电池材料制造的装置,它仍然是今天太阳能电池最受欢迎的材料。

单晶硅的分子结构是均匀的。这种均匀性是有效地通过材料转移电子的理想选择。然而,为了使有效的光伏电池进行有效的光伏电池,硅需要与其他元件“掺杂”。

多晶硅硅通常被认为比单晶硅更低。另一方面,多晶硅装置生产较低。铸造方法是在商业规模上产生多晶硅的最常见方法。

非晶硅可以吸收比单晶硅更阳光的40倍。这是无定形硅可以降低光伏的成本的主要原因之一。无定形硅可以涂上低成本的基材,如塑料和玻璃。这使得非晶硅是建筑集成光伏产品的理想选择。

多晶薄膜 - 还原太阳能电池所需的材料

目前正在开发许多薄膜技术以减少生产太阳能电池所需的光吸收材料的量。这可能导致加工成本降低;但是,它也可能导致能量转换效率降低。

铜铟甲板

铜铟含纤维化,简单的短,具有极高的吸收率。这意味着CIS上照亮的99%的光将在材料的第一千分钟内消耗。添加少量镓将提高光伏器件的效率。这通常被称为铜铟镓五烯化物或CIGS光伏电池。

碲化镉

碲化镉或CdTe是另一种众所周知的多晶薄膜材料。类似于铜铟inelenide,CdTe也具有非常高的吸收率,并且可以使用低成本技术生产。通过添加诸如汞和锌的合金元素可以改变CdTe的性质。

砷化镓

砷化镓或GaAs是两种元素的化合物:镓和砷。镓比黄金稀有,是其他金属,特别是铝和锌的浸出的副产品。另一方面,砷是不是罕见的,但是它是有毒的。砷化镓也具有非常高的吸收率,并且只需要几微米厚的电池来吸收阳光。 GaAs细胞不受热影响,并且对辐射的损坏具有高度抗性。这使其适用于集中器系统和空间应用。

较新的材料

最近开发了几种新的太阳能电池材料。然而,大多数这些仍在研究阶段。除了无机材料外,还使用了几种基于聚合物基材料和光吸收染料。

佩罗夫斯基钛矿材料

太阳能电池中使用的钙钛矿结构材料通常是杂种有机 - 无机铅或卤化锡材料,例如甲基铵卤化物。这些材料可以进行溶液,因此可以廉价且制造简单。基于Perovskite的太阳能电池的效率稳步增加,据报道目前在实验室中的20%以上。这些材料的主要优点之一是它们在整个可见光谱上吸收阳光的能力。

量子点

纳米颗粒的尺寸为几个NM,称为量子点是太阳能电池中使用的另一种新兴材料。它们是低带隙半导体材料,如CD,CDSE和PBS。通过改变粒子的尺寸,可以在宽范围内调谐它们的带隙。用于制造诸如Cd和Pb的量子点的许多常用材料被认为是有毒的,因此正在开发其他替代材料,例如铜铟硒。

有机/聚合物材料

半导体聚合物如聚苯乙烯基(PPV)在太阳能电池中也使用小有机小分子如酞菁,聚乙烯和鳞片。这些高度共轭有机分子在可见和近红外区域具有宽吸收。这些材料通过真空沉积方法或溶液处理沉积为薄膜,并且使用这些材料的太阳能电池通常是薄且柔性的。然而,这些细胞的效率仍然很低,仅仅超过10%,因此他们尚未商业化。

染料敏化材料

另一种类型的太阳能电池材料是一种小分子染料,例如钌金属有机染料,可以吸收广泛的阳光的可见区域。通常是二氧化钛的无机介孔纳米颗粒层增加了光吸收的区域。使用这些材料的太阳能电池可以使用溶液处理来制造,使它们廉价制造。

来源和进一步阅读

本文于11日更新TH. March 2019.

注释

  1. Paritosh Arya. Paritosh Arya. 印度 说:

    有关光伏材料的信息很好。日复一日的成本将减少,以便将广泛用作能源来源。

这里表达的意见是作者的观点,并不一定反映AzoOptics.com的观点和意见。

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