Materiali per celle solari

Esistono molti tipi di materiali per celle solari, tra cui silicio amorfo, silicio policristallino, CdTe, CuInxGa (1-x) Se2 e altri semiconduttori o elementi di tre, cinque e sei gruppi collegati tra loro. In breve, i materiali che generano elettricità dopo l'illuminazione sono i materiali ricercati dalle celle solari.
La stazione di ricarica solare per veicoli elettrici testa principalmente la reazione e l'assorbimento della luce attraverso diversi processi e metodi di produzione per ottenere una svolta rivoluzionaria combinando un ampio divario energetico e consentendo il pieno assorbimento di lunghezze d'onda corte o lunghe, in modo da ridurre il costo dei materiali.
Esistono anche tipi di celle solari: tipo di substrato o tipo di film sottile. Il substrato può essere suddiviso in tipo monocristallino o raffreddato in blocchi policristallini dopo la dissoluzione. Il tipo a film sottile può essere combinato meglio con l'edificio. Se c'è curvatura o tipo flessibile o tipo piegato, il materiale è solitamente silicio amorfo. Esiste anche una sorta di ricerca e sviluppo di materiali organici o nano, che è ancora ricerca e sviluppo futuri. Pertanto, abbiamo sentito parlare di diverse generazioni di celle solari: la prima generazione di substrato a base di silicio, la seconda generazione di film sottile, la terza generazione di ricerca e sviluppo di nuovi concetti e la quarta generazione di materiali a film composito.
La prima generazione di celle solari ha lo sviluppo più lungo e la tecnologia più matura. Può essere suddiviso in silicio monocristallino, silicio policristallino e silicio amorfo. In termini di applicazione, il silicio monocristallino e il silicio policristallino erano la maggior parte.
Le celle solari a film sottile di seconda generazione sono prodotte mediante processo a film sottile. Le specie possono essere suddivise in Tellururo di cadmio CdTe, Selenuro di rame indio CIS, Selenuro di rame indio gallio CIGS, Arsenuro di gallio GaAs
La più grande differenza tra la batteria di terza generazione e la batteria della generazione precedente è l'introduzione di materia organica e nanotecnologia nel processo di produzione. Ci sono celle solari fotochimiche, celle solari fotosensibili coloranti, celle solari polimeriche e celle solari nanocristalline.
La quarta generazione consiste nel realizzare una struttura multistrato per il film sottile che assorbe la luce dalla batteria.
Alcune tecnologie di produzione di batterie. Non è possibile produrre solo un tipo di batteria. Ad esempio, nel processo di polisilicio, è possibile produrre sia il tipo di lastra di cristallo di silicio che il tipo di film sottile.
I comuni materiali polimerici delle celle solari includono polivinilcarbazolo (PVK), poliacetilene (PA), polifenilene vinilene (PPV) e politiofene (PTh).
(1) Carbazolo polivinilico (PVK)
Tra i polimeri con attività fotoelettrica, il PVK è il primo scoperto e il più studiato. Il suo gruppo laterale ha un grande sistema di coniugazione elettronica, che può assorbire la luce ultravioletta. Gli elettroni eccitati possono migrare liberamente attraverso il complesso di carica formato dall'anello carbazolico adiacente. Di solito sono drogati con I2, SbCl3, trinitrofluorenone (TNF) e tetracianochinone derivato del nitrostilbenebenzene (TCNQ).
(2) Poliacetilene (PA)
PA è il polimero elettronico con la più alta conducibilità finora misurata. I suoi metodi di polimerizzazione includono principalmente il metodo Shirakawa Yingshu, il metodo Namm, il metodo Durham e il sistema catalitico di terre rare. Yingshu Shirakawa utilizza il catalizzatore Ziegler-Natta ad alta concentrazione, vale a dire TiOBu4-A1Et3, per preparare direttamente un film di poliacetilene autoportante con lucentezza metallica dall'acetilene in fase gassosa; Il film si forma sul substrato di cristalli liquidi orientati e anche il film PA è altamente orientato. La caratteristica del metodo Narrman è che il catalizzatore di polimerizzazione è "invecchiato ad alta temperatura", quindi le proprietà meccaniche e la stabilità del polimero sono notevolmente migliorate.
(3) Polifenilene vinilene (PPV)
Negli ultimi anni, i materiali PPV sono i più utilizzati nel campo dell'optoelettronica e hanno la massima efficienza del dispositivo. A causa della sua struttura coniugata, la catena molecolare è molto rigida, spesso difficile da fondere e dissolvere e difficile da elaborare. Il metodo per ottenere PPV solubile consiste nell'introdurre almeno un alcano a catena lunga nell'anello benzenico. Il numero di alcani deve essere almeno 6. Si trova inoltre che la solubilità degli alcani lineari con sostituenti ramificati è migliore di quella degli alcani lineari con lo stesso numero di carbonio. Il materiale rappresentativo è MEH-PPV (MEH; 2-metossi-5 (2 '- etilesossi)), che ha una buona solubilità ed è comodo da usare; La larghezza di banda proibita è 2.1eV, che è relativamente moderata.
(4) Derivati ​​del politiofene (PT).
Tra tutti i polimeri coniugati, il politiofene è un ottimo materiale fotovoltaico. A causa del suo intervallo di banda adatto e dell'elevata mobilità delle lacune, negli ultimi anni è diventato uno dei punti caldi della ricerca sui materiali fotovoltaici organici. Tra questi, i dispositivi fotovoltaici con la pellicola mista di poli (3-esil)tiofene (P3HT) a struttura regionale e PCBM derivato C60 solubile come strato attivo hanno la più alta efficienza di conversione energetica durante il trattamento termico e l'efficienza di conversione energetica ha raggiunto circa il 5%. Pertanto, la progettazione e la sintesi di nuovi derivati ​​del politiofene, lo studio della relazione tra la struttura e le proprietà del politiofene e il miglioramento delle proprietà dei derivati ​​del politiofene attraverso modifiche strutturali hanno attirato l'attenzione dei ricercatori. Dal punto di vista dei materiali fotovoltaici, questi derivati ​​del politiofene dovrebbero avere le proprietà più basilari: buona solubilità e formazione del film, ampio spettro di assorbimento (soprattutto nella regione della luce visibile) ed elevata mobilità dei portatori.