Нанокристаллический солнечный элемент - Nanocrystal solar cell

КПД различных солнечных элементов.

Нанокристаллические солнечные элементы находятся солнечные батареи на основе субстрат с покрытие из нанокристаллы. Нанокристаллы обычно основаны на кремний, CdTe или же CIGS и подложки обычно представляют собой кремний или различные органические проводники. Солнечные элементы на квантовых точках являются вариантом этого подхода, но воспользуйтесь преимуществами квантово-механический эффекты для извлечения дополнительной производительности. Сенсибилизированные красителем солнечные элементы - еще один связанный подход, но в этом случае наноструктурирование является частью подложки.

Предыдущие методы изготовления основывались на дорогостоящих молекулярно-лучевая эпитаксия процессы, но коллоидный синтез позволяет удешевить производство. Тонкая пленка нанокристаллов получается с помощью процесса, известного как "центрифугирование ". Это включает размещение некоторого количества раствора квантовых точек на плоской подложке, которая затем очень быстро вращается. Раствор равномерно растекается, и подложка вращается до тех пор, пока не будет достигнута необходимая толщина.

Фотогальванические элементы на основе квантовых точек на основе сенсибилизированных красителями коллоидов TiO2 фильмы исследовались в 1991 г.[1]и было обнаружено, что они демонстрируют многообещающую эффективность преобразования энергии падающего света в электрическую, и были невероятно обнадеживающими из-за низкой стоимости используемых материалов. Для повышения эффективности устройства была предложена монокристаллическая (канальная) архитектура, в которой массив отдельных частиц между электродами, каждая из которых разделен расстоянием диффузии экситона ~ 1.[2] и исследования этого типа солнечных элементов проводятся группами в Стэнфорде, Беркли и Токийском университете.

Хотя исследования все еще находятся в зачаточном состоянии, в будущем нанокристаллическая фотовольтаика может предложить такие преимущества, как гибкость (фотовольтаика из композитных квантовых точек и полимеров[3]) более низкие затраты, чистое производство энергии[4] и КПД 65%,[5] по сравнению с примерно 20-25% для первого поколения, кристаллический кремний на основе фотоэлектрических элементов.[6]

Утверждается, что многие измерения эффективности нанокристаллических солнечных элементов неверны и что нанокристаллические солнечные элементы не подходят для крупномасштабного производства.[7]

Недавние исследования экспериментировали с селенид свинца (PbSe) полупроводник, а также с фотогальваника с теллуридом кадмия (CdTe), который уже хорошо зарекомендовал себя в производстве второго поколения тонкопленочные солнечные элементы. Изучаются и другие материалы.

Другие солнечные элементы третьего поколения

Основная статья: солнечная батарея третьего поколения

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Б. О’Реган и М. Грацель (1991). "Недорогой и высокоэффективный солнечный элемент на основе сенсибилизированного красителем коллоидного TiO.2 фильмы ». Природа. 353 (6346): 737–740. Bibcode:1991Натура.353..737O. Дои:10.1038 / 353737a0.
  2. ^ J.S. Салафский (2001). «Конструкция« канала »с использованием одиночных полупроводниковых нанокристаллов для пленок эффективных (опто) электронных устройств». Твердотельная электроника. 45 (1): 53–58. Bibcode:2001ССЭле..45 ... 53С. Дои:10.1016 / S0038-1101 (00) 00193-3.
  3. ^ Джинджер Д.С. и Гринхэм Н.С. (1999). «Фотоиндуцированный перенос электронов от сопряженных полимеров к нанокристаллам CdSe». Физический обзор B. 59 (16): 10622. Bibcode:1999PhRvB..5910622G. Дои:10.1103 / PhysRevB.59.10622.
  4. ^ Илан Гур, Нил А. Фромер, Майкл Л. Гейер и А. Пол Аливисатос (2005). «Устойчивые к воздуху полностью неорганические нанокристаллические солнечные элементы, полученные из раствора». Наука. 310 (5745): 462–465. Bibcode:2005Наука ... 310..462G. Дои:10.1126 / science.1117908. PMID  16239470.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  5. ^ Квантовые точки могут повысить фотоэлектрическую эффективность до 65%, 24 мая 2005 г.
  6. ^ «Отчет о фотоэлектрической энергии» (PDF). Фраунгофера ISE. 28 июля 2014. с. 6. Архивировано из оригинал (PDF) 31 августа 2014 г.. Получено 31 августа 2014.
  7. ^ Н. Гупта, Г. Ф. Алапатт, Р. Подила, Р. Сингх, К. Ф. Пул (2009). «Перспективы солнечных элементов на основе наноструктур для производства будущих поколений фотоэлектрических модулей». Международный журнал фотоэнергетики. 2009: 1–13. Дои:10.1155/2009/154059.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

внешняя ссылка