Materials de cèl·lules solars

Hi ha molts tipus de materials per a cèl·lules solars, com ara silici amorf, silici policristalí, CdTe, CuInxGa (1-x) Se2 i altres semiconductors, o elements de tres, cinc i sis grups enllaçats entre si. En definitiva, els materials que generen electricitat després de la il·luminació són els materials que busquen les cèl·lules solars.
L'estació de càrrega solar de vehicles elèctrics prova principalment la reacció i l'absorció de la llum mitjançant diferents processos i mètodes de fabricació per aconseguir un avenç revolucionari de combinar un ampli buit energètic i permetre l'absorció total de longitud d'ona curta o llarga, per tal de reduir el cost dels materials.
També hi ha tipus de cèl·lules solars: tipus substrat o tipus pel·lícula fina. El substrat es pot dividir en un tipus de cristall únic o refredar-se en blocs policristalins després de la dissolució. El tipus de pel·lícula fina es pot combinar millor amb l'edifici. Si hi ha curvatura o tipus flexible o tipus plegat, el material sol ser silici amorf. També hi ha una mena de recerca i desenvolupament de materials orgànics o nanomaterials, que encara és una investigació i desenvolupament prospectius. Per tant, hem sentit a parlar de diferents generacions de cèl·lules solars: la primera generació de substrats basats en silici, la segona generació de pel·lícules primes, la tercera generació d'investigació i desenvolupament de nous conceptes i la quarta generació de materials de pel·lícula composta.
La primera generació de cèl·lules solars té el desenvolupament més llarg i la tecnologia més madura. Es pot dividir en silici monocristal·lí, silici policristalí i silici amorf. Pel que fa a l'aplicació, el silici monocristal·lí i el silici policristalí van ser el gruix.
Les cèl·lules solars de pel·lícula prima de segona generació es fabriquen mitjançant un procés de pel·lícula prima. L'espècie es pot dividir en telurur de cadmi CdTe, seleniur d'indi de coure CIS, seleniur de galli d'indi coure CIGS, arsenur de galli GaAs
La diferència més gran entre la bateria de tercera generació i la bateria de la generació anterior és la introducció de matèria orgànica i nanotecnologia en el procés de fabricació. Hi ha cèl·lules solars fotoquímiques, cèl·lules solars fotosensibles a colorants, cèl·lules solars de polímer i cèl·lules solars nanocristal·lines.
La quarta generació és fer una estructura multicapa per a la pel·lícula fina que absorbeix la llum de la bateria.
Alguna tecnologia de fabricació de bateries. No només es pot fabricar un tipus de bateria. Per exemple, en el procés de polisilici, es poden fabricar tant el tipus de placa de cristall de silici com el tipus de pel·lícula fina.
Els materials de cèl·lules solars de polímers comuns inclouen polivinilcarbazol (PVK), poliacetilè (PA), polifenilè vinilè (PPV) i politiofè (PTh).
(1) Polivinil carbazol (PVK)
Entre els polímers amb activitat fotoelèctrica, el PVK és el primer descobert i el més estudiat. El seu grup lateral té un gran sistema de conjugació electrònica, que pot absorbir la llum ultraviolada. Els electrons excitats poden migrar lliurement a través del complex de càrrega format per l'anell de carbazol adjacent. Normalment estan dopats amb I2, SbCl3, trinitrofluorenona (TNF) i tetracianoquinona derivat del nitrostilbenbenzè (TCNQ).
(2) Poliacetilè (PA)
PA és el polímer electrònic amb la conductivitat més alta mesurada fins ara. Els seus mètodes de polimerització inclouen principalment el mètode Shirakawa Yingshu, el mètode Namm, el mètode Durham i el sistema catalític de terres rares. Yingshu Shirakawa utilitza el catalitzador Ziegler-Natta amb alta concentració, és a dir, TiOBu4-A1Et3, per preparar directament una pel·lícula de poliacetilè autosuficient amb brillantor metàl·lic a partir d'acetilè en fase gasosa; La pel·lícula es forma sobre el substrat de cristall líquid orientat i la pel·lícula PA també està molt orientada. La característica del mètode Narrman és que el catalitzador de polimerització està "envellit a alta temperatura", de manera que les propietats mecàniques i l'estabilitat del polímer es milloren significativament.
(3) Polifenilè vinilè (PPV)
En els darrers anys, els materials PPV són els més utilitzats en el camp de l'optoelectrònica i tenen la més alta eficiència del dispositiu. A causa de la seva estructura conjugada, la cadena molecular és molt rígida, sovint difícil de fondre i dissoldre, i difícil de processar. El mètode per obtenir PPV soluble és introduir almenys un alcà de cadena llarga a l'anell de benzè. El nombre d'alcans ha de ser com a mínim de 6. També es troba que la solubilitat dels alcans lineals amb substituents ramificats és millor que la dels alcans lineals amb el mateix nombre de carbonis. El material representatiu és MEH-PPV (MEH; 2-metoxi-5 (2 '- etilhexoxy)), que té una bona solubilitat i és còmode d'utilitzar; L'amplada de banda prohibida és de 2,1 eV, que és relativament moderada.
(4) Derivats del politiofè (PT).
Entre tots els polímers conjugats, el politiofè és un material fotovoltaic molt bo. A causa de la seva banda bretxa adequada i la seva gran mobilitat de forats, s'ha convertit en un dels punts d'investigació de materials fotovoltaics orgànics en els últims anys. Entre ells, els dispositius fotovoltaics amb la pel·lícula de barreja de poli (3-hexil) tiofè (P3HT) estructurat regionalment i PCBM derivat de C60 soluble com a capa activa tenen la major eficiència de conversió d'energia sota tractament tèrmic i l'eficiència de conversió d'energia. ha arribat al voltant del 5 per cent. Per tant, el disseny i la síntesi de nous derivats del politiofè, l'estudi de la relació entre l'estructura i les propietats del politiofè i la millora de les propietats dels derivats del politiofè mitjançant la modificació estructural han cridat l'atenció dels investigadors. Des de la perspectiva dels materials fotovoltaics, aquests derivats del politiofè haurien de tenir les propietats més bàsiques: bona solubilitat i formació de pel·lícules, ampli espectre d'absorció (especialment a la regió de la llum visible) i alta mobilitat del portador.