Solarna energija je jedan od najperspektivnijih obnovljivih izvora energije, a solarne ćelije igraju ključnu ulogu u pretvaranju sunčeve svjetlosti u električnu energiju. Oksidi su se pojavili kao ključni materijali u proizvodnji solarnih ćelija zbog njihovih jedinstvenih fizičkih i hemijskih svojstava. Kao dobavljač oksida, uzbuđen sam da dijelim uvide u koji se oksidi koriste u proizvodnji solarnih ćelija.
1. Oksidi kao prozirni provodljivi oksidi (TCO)
Prozirni provodljivi oksidi su bitne komponente u mnogim vrstama solarnih ćelija, posebno tanke - filmske solarne ćelije. Ovi materijali moraju imati veliku transparentnost kako bi se sunčalo svjetlost omogućila prosljeđivanje do aktivnog sloja solarnog ćelije, a isto tako i dobru električnu provodljivost za prikupljanje i prevoz generiranih nosača punjenja.
Cink oksid (ZNo) je široko korišten TCO u proizvodnji solarne ćelije. ZNNO ima široku pojasu (oko 3.37 eV), što ga čini vrlo prozirnim u vidljivom rasponu svjetlosti. Može se lako pohraniti na razne podloge koristeći tehnike poput hemijskog taložanja pare (CVD), fizički taloženje pare (PVD) i metode SOL - gela.Cink oksidMože se dopirati i sa elementima poput aluminija ili galija (GA) za poboljšanje električne provodljivosti. Dopirani Zno Tanki filmovi korišteni su u bakreni indijum Gallium Selenide (CIGS) i kadmijum testir (CDTE) tanke - filmske solarne ćelije. U CIGS solarnim ćelijama ZNNO djeluje kao prozorski sloj, omogućavajući suncu da dođe do sloja apsorbera dok pruža provodljiv put za elektrone.
Drugi važan TCO je indijum Tin oksid (ITO). Međutim, Indijum je relativno rijedak i skup element. Kao rezultat toga, istraživači neprestano traže alternativne materijale. Neki metalni oksidi, poput magnezijuma - dopirani cink oksid (MGZNO), istražuju se kao potencijalne zamjene za ITO. Sam magnezijum oksid (MGO) ima visok indeks refrakta i dobru hemijsku stabilnost. Kada se kombinira sa ZNNO da formira mgzno, može se podesiti da ima različite pojaseve i električne svojstva, što je korisno za solarne ćelije.Magnezijum oksid- Na bazi materijala mogu se koristiti za optimizaciju optičkih i električnih performansi tko sloja u solarnim ćelijama.
2. Oksidi u aktivnom sloju solarnih ćelija
Oksidi se mogu koristiti i u aktivnom sloju solarnih ćelija, gdje se pojavljuju apsorpcija sunčeve svjetlosti i generacije elektrona - rupa.
Perovskite solarne ćelije privukle su značajne pažnje posljednjih godina zbog svoje velike efikasnosti pretvorbe energije i malim proizvodnim potencijalom troškova. Metalni oksidi često se koriste kao punjenje - transportni slojevi u perovskim solarnim ćelijama. Na primjer, titanijum dioksid (tio₂) se obično koristi kao elektron - transportni sloj (ETL). Tio₂ ima prikladan rub provodljivosti za efikasnu ekstrakciju elektrona iz perovskog sloja. Može se pripremiti u različitim morfologijama, poput nanowires, nanočestica i mezodoroznih filmova, za poboljšanje elektrona - transportnih svojstava.
Nickel oksid (NIO) je poluvodički oksid AP-a koji se može koristiti kao otvor - transportni sloj (HTL) u perovskim solarnim ćelijama. Nio ima dobru rupu - mobilnost i može formirati dobro sučelje s perovskitnim slojem, olakšavajući ekstrakciju rupa. Upotreba metalnih oksida u naboju - transportni slojevi perovskine solarnih ćelija pomažu u poboljšanju ukupnih performansi i stabilnosti uređaja.
3. Oksidi za površinsku pasiviju
Površinska pasivacija važan je proces u proizvodnji solarne ćelije kako bi se smanjilo rekombinaciju prevoznika na naplatu na površini poluvodičkih materijala. Oksidi se mogu koristiti za pasiviranje površine silikonskih vafla u kristalnim silikonskim solarnim ćelijama.
Silicijum dioksid (sio₂) je tradicionalni pasivijski materijal za silicijumske solarne ćelije. Može se termički uzgajati na silikonskoj površini da bi se formirala visoki sloj pasivacije. Sloj Sio₂ smanjuje brzinu površine rekombinacije ukidajući visećim vezama na silikonskoj površini. Pored toga, aluminijski oksid (al₂o₃) također se pojavio kao efikasan materiacijski materijal, posebno za P - Tip Silicon. Al₂o₃ ima negativan fiksni naboj, koji može stvoriti električno polje na silikon - oksidnom sučelju, odbijanje nosača manjina (elektroni u P - tipi Silicon) iz površine i smanjenje rekombinacije.
4. Oksidi u boji - osjetljive solarne ćelije (DSSC)
Dye - Sensetizirani solarni ćelije su vrsta tanke solarne ćelije s tankim - filmskom solarne boje koja koristi boje za apsorbiranje sunčeve svjetlosti i generiranje elektrona - parovi rupa. Oksidi igraju nekoliko važnih uloga u DSSC-ovima.
Titanijum dioksid (tio₂) je najčešće korišten poluvodički oksid u DSSC-ima. Formira porozni film na provodljivom supstratu, pružajući veliku površinu za adsorpciju molekula boja. Kad se sundrže sunce apsorbiraju boje, uzbuđeni elektroni se ubrizgavaju u kondukcijski opseg tio-a i zatim se prevoze u vanjski krug. Porozna struktura Tio₂ omogućava efikasnu difuziju elektrolita, koja se koristi za regeneriranje oksidiranih molekula boja.
Iron oksid crveno (Fe₂o₃) se takođe istražuje kao potencijalni materijal u DSSC-ima. Iako FE₂o₃ ima relativno nisku elektronsku mobilnost u odnosu na TIO₂, ima prikladan pojas za vidljivo - apsorpciju lagane. Istraživanja su fokusirana na poboljšanje elektrona - transportne svojstva Festo₃ i optimiziranje njegovih performansi u DSSC-ima.Željezno oksid crveno- DSSC-ovi sa sjedištem bi mogli ponuditi održiviji i troškovni - efikasnu alternativu u budućnosti.
5. Oksidi za reflektirajuće premaze protiv
Prevlake protiv reflektirajuće (AR) koriste se na površini solarnih ćelija kako bi se smanjio odraz sunčeve svjetlosti i povećali količinu svjetlosti koja ulazi u aktivni sloj. Oksidi se mogu koristiti za izradu AR premaza.
Silicijum Nitrid (Si₃n₄) i titanijum dioksid (TIO₂) obično su korišteni materijali za AR premaze u solarnim ćelijama. Ovi oksidi se mogu položiti na površini solarne ćelije koristeći tehnike kao što su plazma - poboljšana taloženje hemijskog pare (pecvd). Pažljivo kontroliranjem debljine i refrakcijskog indeksa oksidnih slojeva, multi - sloj AR premaz može biti dizajniran tako da minimizira refleksija u širokom rasponu talasnih dužina.
Zaključak
Oksidi igraju raznolike i kritične uloge u proizvodnji solarnih ćelija, od prozirnih provodljivih oksida i aktivnih materijala za površinsku pasiviju, punjenje - transportne slojeve i anti ... Kao dobavljač oksida, razumijemo važnost pružanja visokog kvaliteta oksidnih materijala za ispunjavanje zahtjevnih zahtjeva industrije solarne ćelije. Naši oksidi pažljivo su dizajnirani da imaju prava svojstva, poput visoke čistoće, kontrolirane veličine čestica i optimalne električne i optičke karakteristike.
Ako ste uključeni u proizvodnju solarnih ćelija ili provode istraživanje u ovom polju, bili bismo oduševljeni da bismo razgovarali o vašim specifičnim potrebama. Naš tim stručnjaka spreman je da vam pruži najbolja oksidna rješenja za vaše solarne ćelijske aplikacije. Kontaktirajte nas za pokretanje diskusije o nabavci i uzmite proizvodnju solarne ćelije na sljedeći nivo.
Reference
- Green, ma, Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., & Dunlop, ED (2014). Solarne tablice efikasnosti ćelija (verzija 42). Napredak u fotonaponskoj: istraživanje i primjene, 22 (1), 1 - 9.
- Snaith, HJ (2013). Perovskiće solarne ćelije: fotonaponska tehnologija u nastajanju. Časopis za fiziku: kondenzovana materija, 25 (38), 383002.
- Hagfeldt, A., Boschloo, G., Sun, L., Kloo, L., I Petterson, H. (2010). Dye - osjetljive solarne ćelije. Pregledi za hemikulete, 110 (11), 6595 - 6663.
- Zhao, X., & Yan, Y. (2017). Nedavni napredak u rupi - transport materijala za perovskiće solarne ćelije. Recenzije hemijskog društva, 46 (21), 6460 - 6488.
- Aberle, AG (1999). Površinska pasivizacija kristalnih silikonskih solarnih ćelija: pregled. Napredak u fotonaponiku: istraživanje i primjene, 7 (3), 195 - 206.
