Materiály solárních článků

Existuje mnoho druhů materiálů pro solární články, včetně amorfního křemíku, polykrystalického křemíku, CdTe, CuInxGa (1-x) Se2 a dalších polovodičů nebo prvků tří, pěti a šesti skupin spojených dohromady. Stručně řečeno, materiály, které generují elektřinu po osvětlení, jsou materiály, které solární články hledají.
Solární nabíjecí stanice pro elektromobily testuje především reakci a absorpci světla prostřednictvím různých výrobních procesů a metod, aby bylo dosaženo revolučního průlomu v kombinaci široké energetické mezery a umožnění plné absorpce krátké nebo dlouhé vlnové délky, aby se snížily náklady na materiály.
Existují také typy solárních článků: typ substrátu nebo tenkovrstvý typ. Substrát lze po rozpuštění rozdělit na monokrystalický typ nebo ochladit na polykrystalické bloky. Tenkovrstvý typ lze lépe kombinovat s budovou. Pokud se jedná o zakřivený nebo pružný typ nebo skládaný typ, materiálem je obvykle amorfní křemík. Existuje také druh výzkumu a vývoje organických nebo nano materiálů, což je stále perspektivní výzkum a vývoj. Proto jsme slyšeli o různých generacích solárních článků: první generaci substrátu na bázi křemíku, druhou generaci tenkého filmu, třetí generaci nového konceptu výzkumu a vývoje a čtvrtou generaci kompozitních filmových materiálů.
První generace solárních článků má nejdelší vývoj a nejvyspělejší technologii. Lze jej rozdělit na monokrystalický křemík, polykrystalický křemík a amorfní křemík. Pokud jde o aplikaci, převažují monokrystalický křemík a polykrystalický křemík.
Tenkovrstvé solární články druhé generace jsou vyráběny tenkovrstvým procesem. Druhy lze rozdělit na telurid kadmia CdTe, selenid mědi a india CIS, indium měďnatý a selenid galia CIGS, arsenid galia GaAs
Největším rozdílem mezi baterií třetí generace a baterií předchozí generace je zavedení organické hmoty a nanotechnologie do výrobního procesu. Existují fotochemické solární články, fotosenzitivní solární články, polymerní solární články a nanokrystalické solární články.
Čtvrtá generace má vytvořit vícevrstvou strukturu pro tenký film, který absorbuje světlo z baterie.
Nějaká technologie výroby baterií. Není možné vyrobit pouze jeden typ baterie. Například v procesu polysilikonu lze vyrobit jak typ křemíkové krystalové desky, tak typ tenkého filmu.
Mezi běžné materiály polymerních solárních článků patří polyvinylkarbazol (PVK), polyacetylen (PA), polyfenylenvinylen (PPV) a polythiofen (PTh).
(1) Polyvinylkarbazol (PVK)
Mezi polymery s fotoelektrickou aktivitou je PVK nejdříve objeveným a nejúplněji prostudovaným. Jeho boční skupina má velký elektronický konjugační systém, který dokáže absorbovat ultrafialové světlo. Excitované elektrony mohou volně migrovat přes nábojový komplex tvořený sousedním karbazolovým kruhem. Obvykle jsou dopovány I2, SbCl3, trinitrofluorenonem (TNF) a derivátem nitrostilbenbenzenu tetrakyanochinonem (TCNQ).
(2) Polyacetylen (PA)
PA je elektronický polymer s dosud nejvyšší naměřenou vodivostí. Mezi jeho polymerační metody patří především metoda Shirakawa Yingshu, metoda Namm, metoda Durham a katalytický systém vzácných zemin. Yingshu Shirakawa používá katalyzátor Ziegler-Natta s vysokou koncentrací, konkrétně TiOBu4-A1Et3, k přímé přípravě samonosné polyacetylenové fólie s kovovým leskem z acetylenu v plynné fázi; Film je vytvořen na orientovaném substrátu z tekutých krystalů a PA film je také vysoce orientovaný. Charakteristikou Narrmanovy metody je, že polymerační katalyzátor "stárne při vysoké teplotě", takže mechanické vlastnosti a stabilita polymeru jsou výrazně zlepšeny.
(3) Polyfenylenvinylen (PPV)
V posledních letech jsou PPV materiály nejpoužívanější v oblasti optoelektroniky a mají nejvyšší účinnost zařízení. Molekulární řetězec je díky své konjugované struktuře velmi tuhý, často obtížně tavitelný a rozpouštěcí a obtížně zpracovatelný. Způsob získání rozpustného PPV spočívá v zavedení alespoň jednoho alkanu s dlouhým řetězcem do benzenového kruhu. Počet alkanů by měl být alespoň 6. Bylo také zjištěno, že rozpustnost přímých alkanů s rozvětvenými substituenty je lepší než rozpustnost přímých alkanů se stejným počtem uhlíkových atomů. Reprezentativní materiál je MEH-PPV (MEH; 2-methoxy-5 (2'-ethylhexoxy)), který má dobrou rozpustnost a je vhodný pro použití; Zakázaná šířka pásma je 2,1 eV, což je relativně mírné.
(4) Deriváty polythiofenu (PT).
Mezi všemi konjugovanými polymery je polythiofen velmi dobrým fotovoltaickým materiálem. Díky vhodnému pásmu a vysoké mobilitě děr se v posledních letech stal jedním z aktivních míst výzkumu organických fotovoltaických materiálů. Mezi nimi fotovoltaická zařízení se směsným filmem regionálně strukturovaného poly (3-hexyl) thiofenu (P3HT) a rozpustným derivátem C60 PCBM jako aktivní vrstvou mají nejvyšší účinnost přeměny energie při tepelném zpracování a účinnost přeměny energie. dosáhl asi 5 procent. Pozornost badatelů proto upoutal návrh a syntéza nových derivátů polythiofenu, studium vztahu mezi strukturou a vlastnostmi polythiofenu a zlepšení vlastností derivátů polythiofenu strukturní modifikací. Z pohledu fotovoltaických materiálů by tyto polythiofenové deriváty měly mít ty nejzákladnější vlastnosti: dobrou rozpustnost a tvorbu filmu, široké absorpční spektrum (zejména v oblasti viditelného světla) a vysokou mobilitu nosiče.