Die Vor- und Nachteile von Dünnschichtsolarzellen

Das Prinzip der Dünnschichtsolarbatterie

In der chemischen Batterie wird chemische Energie durch die interne spontane Oxidation, Reduktion usw. der Batterie direkt in elektrische Energie umgewandelt. Das Ergebnis einer chemischen Reaktion ist jeweils die Reaktion auf den beiden Elektroden. Das kathodenaktive Material im Elektrolyten ist nach Potential negativ und die Stabilität des Reduktionsmittels wie Zink, Cadmium, Blei und anderer aktiver Metalle sowie Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe. Das potentiell positive aktive Material im Elektrolyten ist ein positiveres und stabileres Oxidationsmittel wie Mangandioxid, Bleidioxid, Nickeloxid wie Metalloxid, Sauerstoff oder Luft, Halogen und seine Salze, sauerstoffhaltige Säure und seine Salze usw. .

Elektrolyt hat eine gute Ionenleitfähigkeit von Materialien wie Säure, Alkali, wässriger Salzlösung, organischer oder anorganischer nichtwässriger Lösung, Salzschmelze und Festelektrolyt. Beim Abschalten im offenen Stromkreis wird die in der Batterie gespeicherte chemische Energie nicht in Elektrizität umgewandelt, obwohl zwischen den Polen eine Potentialdifferenz besteht (Leerlaufspannung), aber kein Strom vorhanden ist. Wenn der offene Stromkreis geschlossen ist, fließt unter der Wirkung von zwei Elektroden eine Potentialdifferenz durch den externen Stromkreis.

Gleichzeitig muss der Ladungstransfer die Grenzfläche zwischen Aktivoxid und Elektrolyt zwischen Oxidations- und Reduktionsreaktion und Verschiebung von Reaktanten und Reaktionsprodukten des Materials begleiten, da sich im Elektrolyten keine freien Elektronen befinden. Der Ladungstransfer im Elektrolyten erfolgt durch Ionenmigration. Daher ist innerhalb der Batterie eine normale Ladungs- und Stoffübertragungsvoraussetzung die notwendige Bedingung, um die normale Ausgangsleistung sicherzustellen. Beim Laden befindet sich die Batterie innerhalb der Kraftübertragung und der Richtung des Stoffübergangsprozesses im Gegensatz zur Entladung; Muss eine reversible Elektrodenreaktion sein, um sicherzustellen, dass der Stoffübergang und die Kraftübertragung im Prozess der normalen Richtung erfolgen.

Die Elektrodenreaktion ist reversibel und stellt daher eine notwendige Bedingung für die Speicherbatterie dar. Um auf das Gibbs-Inkrement der freien Energie (Koks) zu reagieren F = 96500 Faraday-Konstantenbibliothek Ann = 26,8 Stunden; N für die äquivalente Anzahl der Batteriereaktionen. Dies ist die elektromotorische Kraft der Batterie, und die Reaktion zwischen der thermodynamischen Grundgleichung berechnet auch die Energieumwandlungseffizienz der Batterie der thermodynamischen Grundgleichungen. Wenn Strom durch die Elektrode fließt, weicht das Elektrodenpotential vom thermodynamischen Gleichgewichtselektrodenpotential ab. Dieses Phänomen wird als Polarisation bezeichnet. Je größer die Stromdichte (Einheitselektrodenfläche durch den Strom) ist, desto schwerwiegender ist die Polarisation. Die Polarisation ist eine der wichtigsten Ursachen für den Energieverlust der Batterie. Die Polarisation aus drei Gründen: (1) verursacht durch Batteriewiderstand Teile der Polarisation werden Ohm-Polarisation genannt, (2) durch den Ladungsübertragungsprozess in der Elektrode, Elektrolyt-Grenzflächenschichtblock verursacht durch die als Aktivierung bezeichnete Polarisation, (3) durch die Elektrode, Die Elektrolytgrenzflächenschicht und der Stoffübergangsprozess in der durch die Polarisation verursachten Verzögerung werden als Konzentrationspolarisation bezeichnet. Die mit der Abnahme der Polarisationsmethode zunehmende Elektrodenreaktionsfläche soll die Stromdichte verringern, die Reaktionstemperatur verbessern und die katalytische Aktivität der Elektrodenoberfläche verbessern.

Dünnschichtsolarzellen und Nachteile

Dünnschichtsolarzellen sind aufgrund des Materialeinsatzes geringer, in Bezug auf die Kosten jedes Moduls sind sie erheblich gesunken als Solarzellen vom Akkumulationstyp, während des Herstellungsprozesses werden weniger Solarbatterien vom Akkumulationstyp zu klein benötigt, es gibt auch einen Verbindungstyp Modul, so dass Sie die unabhängigen Module speichern können, die für die Kosten der festen und internen Verbindung benötigt werden.

Zukünftige Dünnschichtsolarzellen werden wahrscheinlich die derzeit gebräuchlichen Siliziumsolarzellen ersetzen und zum Mainstream des Marktes werden. Amorphe Siliziumsolarzellen mit monokristalliner Siliziumsolarenergiezelle oder polykristalline Siliziumsolarbatteriematerialien sind die Hauptunterschiede zwischen den verschiedenen monokristallinen Siliziumsolarenergiezellen oder polykristallinen Siliziumsolarbatteriematerialien sind dünn, und amorphes Siliziumsolarbatteriematerial ist SiH4, unterschiedlich, weil die Material und machen die Struktur der amorphen Siliziumsolarzellen und der kristallinen Siliziumsolarzelle etwas anders.

Der Vorteil des SiH4-Lichteffekts und des optischen Absorptionseffekts ist sehr gut, aber die elektrischen Isolatoren, die ähnliche Eigenschaften wie Siliziumhalbleitermerkmale aufweisen, halten SiH4 daher zunächst für ungeeignetes Material. In den 1970er Jahren überwanden die Wissenschaftler dieses Problem jedoch nicht lange nach der RCA und schufen die ersten Solarzellen aus amorphem Silizium. Der SiH4-Lichteffekt und der optische Absorptionseffekt sind zwar sehr gut, aber aufgrund seiner Kristallstruktur schlechter als bei Polysilicium-Solarzellen ist das Problem des Suspensionsschlüssels schwerwiegender als bei polykristallinen Siliziumsolarzellen, freien Elektronen und Löchern mit zusammengesetzter Geschwindigkeit sehr schnell. Zusätzlich wird die Kristallisation der unregelmäßigen SiH4-Struktur die Elektronen- und Lochbewegung behindern, wodurch die Diffusionsfläche kürzer wird.

Basierend auf den beiden oben genannten Faktoren müssen also beim Beleuchten von SiH4-Löchern für Elektronen die Elektronen und Löcher so schnell wie möglich getrennt werden, um den photoelektrischen Effekt effektiv zu erzeugen. Meist sehr dünne Solarzellen aus amorphem Silizium reduzieren den Verbund aus freien Elektronen und Löchern. Aufgrund des SiH4-Sauglichts ist der Effekt sehr gut, obwohl sehr dünne amorphe Siliziumsolarzellen immer noch den größten Teil des Lichts absorbieren können.

Die Struktur der Dünnschichtsolarzelle aus amorphem Silizium unterscheidet sich von der allgemeinen Siliziumsolarzelle. Wie in Abbildung 9 gezeigt, kann die Hauptschicht in drei Schichten unterteilt werden, die obere Schicht ist sehr dünn (etwa 0,008 Mikrometer) und weist hohe Dotierungskonzentrationen von P + auf Schicht ist eine dickere (0,5 ~ 1 Mikron) reine Qualitätsschicht (Intrinsiclayer), aber im Allgemeinen nicht reine Masse Schicht ist vollständig reine Masse (Intrinsic), sondern niedrige Dotierungskonzentrationen von Materialien vom n-Typ; Die untere Schicht ist dünn (0,02 Mikrometer) n. Und diese Art von p + - p - I - n in der Struktur der traditionelleren n-Struktur hat ein großes elektrisches Feld, die in den elektronischen Löchern erzeugte reine Massenschicht kann nach der Trennung des elektrischen Feldes schnell sein. Und eine dünne Schicht eines Oxidfilms auf dem P + für einen transparenten leitenden Film (Transparent Conducting Oxide: TCO) kann verhindern, dass das Sonnenlicht Sonnenlicht effektiv absorbiert, normalerweise wird Silica (SnO2) verwendet.

Der Vorteil der Kosten für Solarzellen aus amorphem Silizium ist gering, und der Nachteil ist der geringe Wirkungsgrad und der Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung unter Verwendung der Rezessionszeit. So sind die Solarzellen aus amorphem Silizium auf dem kleinen Strommarkt weit verbreitet, auf dem Strommarkt jedoch weniger wettbewerbsfähig.

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