Energia solară este una dintre cele mai promițătoare surse de energie regenerabilă, iar celulele solare joacă un rol crucial în transformarea luminii solare în electricitate. Oxizii au apărut ca materiale cheie în producerea de celule solare datorită proprietăților lor fizice și chimice unice. În calitate de furnizor de oxid, sunt încântat să împărtășesc informații despre modul în care oxizii sunt folosiți în producerea de celule solare.
1. Oxizi ca oxizi conductivi transparenti (TCO)
Oxizii conductori transparenti sunt componente esențiale în multe tipuri de celule solare, în special celulele solare cu film subțire. Aceste materiale trebuie să aibă o transparență ridicată pentru a permite lumina soarelui să treacă la stratul activ al celulei solare, având, de asemenea, o conductivitate electrică bună pentru a colecta și transporta transportatorii de încărcare generați.
Oxidul de zinc (ZnO) este un TCO utilizat pe scară largă în producția de celule solare. ZNO are un bandgap larg (în jur de 3,37 eV), ceea ce îl face extrem de transparent în gama de lumină vizibilă. Poate fi depus cu ușurință pe diverse substraturi folosind tehnici precum depunerea de vapori chimici (CVD), depunerea de vapori fizici (PVD) și metodele sol -gel.Oxid de zincPoate fi, de asemenea, dopat cu elemente precum aluminiu (AL) sau galiu (GA) pentru a -și îmbunătăți conductivitatea electrică. Filmele subțiri ZnO dopate au fost utilizate în selenida de galiu de cupru (CIGS) și în celulele solare subțiri de cadmiu (CDTE) (CDTE). În celulele solare CIGS, ZnO acționează ca un strat de fereastră, permițând lumina soarelui să ajungă la stratul de absorbție, oferind în același timp o cale conductivă pentru electroni.
Un alt TCO important este oxidul de staniu de indiu (ITO). Cu toate acestea, Indium este un element relativ rar și scump. Drept urmare, cercetătorii caută în mod constant materiale alternative. Unii oxizi metalici, cum ar fi oxidul de zinc dopat cu magneziu (MGZNO), sunt cercetați ca înlocuitori potențiali pentru ITO. Oxidul de magneziu (MGO) în sine are un indice de refracție ridicat și o bună stabilitate chimică. Atunci când este combinat cu ZnO pentru a forma MGZNO, poate fi reglat pentru a avea diferite grupuri de bandă și proprietăți electrice, ceea ce este benefic pentru aplicațiile cu celule solare.Oxid de magneziu- Materialele bazate pot fi utilizate pentru a optimiza performanța optică și electrică a stratului TCO în celulele solare.
2. Oxizi în stratul activ al celulelor solare
Oxizii pot fi, de asemenea, utilizați în stratul activ al celulelor solare, unde apar absorbția luminii solare și generarea de perechi de electroni.
Celulele solare perovskite au atras atenția semnificativă în ultimii ani datorită eficienței lor de conversie ridicată a puterii și a potențialului de fabricație cu costuri reduse. Oxizii metalici sunt adesea folosiți ca straturi de încărcare - de transport în celulele solare perovskite. De exemplu, dioxidul de titan (TIO₂) este utilizat în mod obișnuit ca strat de electroni - de transport (ETL). TiO₂ are o margine de bandă de conducere adecvată pentru extragerea eficientă a electronilor din stratul perovskite. Poate fi pregătit în diferite morfologii, cum ar fi nanofire, nanoparticule și filme mezopore, pentru a îmbunătăți proprietățile de transport ale electronului.
Oxidul de nichel (NIO) este oxid semiconductor de tip AP - care poate fi utilizat ca strat de transport (HTL) în celulele solare perovskite. NIO are o gaură bună - mobilitate și poate forma o interfață bună cu stratul perovskite, facilitând extragerea găurilor. Utilizarea oxizilor metalici în straturile de încărcare a celulelor solare perovskite ajută la îmbunătățirea performanței și stabilității generale a dispozitivelor.
3. Oxizi pentru pasivarea suprafeței
Pasivarea suprafeței este un proces important în producția de celule solare pentru a reduce recombinarea transportatorilor de încărcare la suprafața materialelor semiconductoare. Oxizii pot fi folosiți pentru a pasiv suprafața napolitanelor de siliciu în celulele solare de siliciu cristalin.
Dioxidul de siliciu (SIO₂) este un material de pasivare tradițional pentru celulele solare de siliciu. Poate fi cultivat termic pe suprafața siliciului pentru a forma un strat de pasivare de înaltă calitate. Stratul SIO₂ reduce viteza de recombinare a suprafeței prin încheierea legăturilor de pericol pe suprafața siliciului. În plus, oxidul de aluminiu (Al₂o₃) a apărut, de asemenea, ca un material de pasivare eficient, în special pentru siliciu de tip p. Al₂o₃ are o sarcină fixă negativă, care poate crea un câmp electric la interfața de siliciu - oxid, respingând transportatorii minoritari (electroni în silicon de tip p) de la suprafață și reducând recombinarea.
4. Oxizi în colorant - celule solare sensibilizate (DSSC)
Colorant - Celulele solare sensibilizate sunt un tip de celulă solară cu film subțire care folosește un colorant pentru a absorbi lumina soarelui și pentru a genera perechi de electroni. Oxizii joacă mai multe roluri importante în DSSC.
Dioxidul de titan (TIO₂) este cel mai des utilizat oxid semiconductor în DSSC. Formează un film poros pe substratul conductiv, oferind o suprafață mare pentru adsorbția moleculelor de colorant. Când lumina soarelui este absorbită de colorant, electronii excitați sunt injectați în banda de conducere a TIO₂ și apoi transportați în circuitul extern. Structura poroasă a TIO₂ permite o difuzare eficientă a electrolitului, care este utilizată pentru regenerarea moleculelor de colorant oxidate.
Oxidul de fier Roșu (Fe₂o₃) este, de asemenea, explorat ca material potențial în DSSC. Deși fe₂o₃ are o mobilitate de electroni relativ scăzută în comparație cu TIO₂, are un bandgap adecvat pentru absorbția vizibilă - lumină. Cercetarea este axată pe îmbunătățirea proprietăților de electroni - de transport ale Fe₂o₃ și optimizarea performanței sale în DSSC.Oxid de fier roșu- DSSC -uri bazate pe ar putea oferi o alternativă mai durabilă și mai eficientă din punct de vedere al costurilor în viitor.
5. Oxizi pentru acoperiri anti -reflectorizante
Acoperirile anti -reflectorizante (AR) sunt utilizate pe suprafața celulelor solare pentru a reduce reflectarea luminii solare și pentru a crește cantitatea de lumină care intră în stratul activ. Oxizii pot fi folosiți pentru fabricarea acoperirilor AR.
Nitrura de siliciu (Si₃n₄) și dioxidul de titan (TIO₂) sunt materiale utilizate în mod obișnuit pentru acoperirile cu AR în celulele solare. Acești oxizi pot fi depuși pe suprafața celulei solare folosind tehnici precum depunerea de vapori chimici îmbunătățiți cu plasmă (PECVD). Prin controlul cu atenție a grosimii și a indicelui de refracție al straturilor de oxid, o acoperire AR cu mai multe straturi poate fi proiectată pentru a reduce reflectarea pe o gamă largă de lungimi de undă.
Concluzie
Oxizii joacă roluri diverse și critice în producerea de celule solare, de la oxizi conductivi transparenti și materiale active - straturi până la pasivarea suprafeței, încărcarea - straturi de transport și acoperiri anti -reflectorizante. În calitate de furnizor de oxid, înțelegem importanța furnizării de materiale de oxid de înaltă calitate pentru a satisface cerințele solicitante ale industriei celulelor solare. Oxizii noștri sunt proiectați cu atenție pentru a avea proprietățile potrivite, cum ar fi puritatea ridicată, dimensiunea particulelor controlate și caracteristicile optice electrice și optice.
Dacă sunteți implicat în producerea de celule solare sau efectuați cercetări în acest domeniu, am fi încântați să discutăm nevoile dvs. specifice. Echipa noastră de experți este gata să vă ofere cele mai bune soluții de oxid pentru aplicațiile dvs. de celule solare. Contactați -ne pentru a începe o discuție de achiziții și pentru a duce producția de celule solare la nivelul următor.
Referințe
- Green, MA, Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., & Dunlop, Ed (2014). Tabele de eficiență a celulelor solare (versiunea 42). Progresul în fotovoltaică: cercetare și aplicații, 22 (1), 1 - 9.
- Snaith, HJ (2013). Celulele solare perovskite: o tehnologie fotovoltaică emergentă. Journal of Physics: condensat Matter, 25 (38), 383002.
- Hagfeldt, A., Boschloo, G., Sun, L., Kloo, L., & Pettersson, H. (2010). Colorant - celule solare sensibilizate. Recenzii chimice, 110 (11), 6595 - 6663.
- Zhao, X., & Yan, Y. (2017). Progresul recent în gaură - transportul materialelor pentru celulele solare perovskite. Recenzii privind societatea chimică, 46 (21), 6460 - 6488.
- Aberle, AG (1999). Pasivarea de suprafață a celulelor solare de siliciu cristalin: o revizuire. Progresul în fotovoltaică: cercetare și aplicații, 7 (3), 195 - 206.
