Come vengono utilizzati gli ossidi nella produzione di celle solari?

L'energia solare è una delle fonti di energia rinnovabile più promettenti e le celle solari svolgono un ruolo cruciale nella conversione della luce solare in elettricità. Gli ossidi sono emersi come materiali chiave nella produzione di celle solari a causa delle loro proprietà fisiche e chimiche uniche. Come fornitore di ossido, sono entusiasta di condividere approfondimenti su come gli ossidi vengono utilizzati nella produzione di celle solari.

1. Ossidi come ossidi conduttivi trasparenti (TCOS)

Gli ossidi conduttivi trasparenti sono componenti essenziali in molti tipi di celle solari, in particolare celle solari a film sottili. Questi materiali devono avere un'elevata trasparenza per consentire alla luce solare di passare allo strato attivo della cella solare, mentre hanno anche una buona conduttività elettrica per raccogliere e trasportare i portatori di carica generati.

L'ossido di zinco (ZnO) è un TCO ampiamente usato nella produzione di cellule solari. ZnO ha un ampio gap di banda (circa 3,37 eV), il che lo rende altamente trasparente nella gamma di luce visibile. Può essere facilmente depositato su vari substrati usando tecniche come la deposizione di vapore chimico (CVD), la deposizione di vapore fisico (PVD) e i metodi di sollievo.Ossido di zincoPuò anche essere drogato con elementi come l'alluminio (AL) o il gallio (GA) per migliorare la sua conducibilità elettrica. I film sottili DO Nelle celle solari CIGS, ZnO funge da strato di finestra, consentendo alla luce solare di raggiungere lo strato di assorbitore fornendo al contempo un percorso conduttivo per gli elettroni.

Un altro TCO importante è l'ossido di stagno di indio (ITO). Tuttavia, l'indio è un elemento relativamente raro e costoso. Di conseguenza, i ricercatori sono costantemente alla ricerca di materiali alternativi. Alcuni ossidi di metallo, come l'ossido di zinco drogato di magnesio (MGZNO), sono studiati come potenziali sostituzioni per ITO. Lo stesso ossido di magnesio (MGO) ha un alto indice di rifrazione e una buona stabilità chimica. Se combinato con ZnO per formare mgzno, può essere sintonizzato per avere diversi gap di banda e proprietà elettriche, che è benefico per le applicazioni di celle solari.Ossido di magnesio- I materiali a base possono essere utilizzati per ottimizzare le prestazioni ottiche ed elettriche dello strato TCO nelle celle solari.

2. Ossidi nello strato attivo di celle solari

Gli ossidi possono anche essere utilizzati nello strato attivo delle celle solari, in cui si verificano l'assorbimento della luce solare e la generazione di coppie di fori elettroni.

Le celle solari perovskite hanno attirato un'attenzione significativa negli ultimi anni a causa della loro alta efficienza di conversione di potenza e del potenziale di produzione a basso costo. Gli ossidi metallici sono spesso usati come carica di trasporto nelle celle solari perovskite. Ad esempio, il biossido di titanio (TiO₂) è comunemente usato come strato di trasporto elettronico (ETL). TiO₂ ha un bordo della banda di conduzione adeguata per un'estrazione di elettroni efficiente dallo strato di perovskite. Può essere preparato in diverse morfologie, come nanofili, nanoparticelle e film mesoporosi, per migliorare le proprietà del trasporto di elettroni.

L'ossido di nichel (NIO) è ossido di semiconduttore di tipo AP che può essere usato come strato di trasporto (HTL) nelle celle solari perovskite. NIO ha un buon buco: mobilità e può formare una buona interfaccia con lo strato di perovskite, facilitando l'estrazione dei fori. L'uso di ossidi metallici nella carica: gli strati di trasporto di celle solari perovskite aiuta a migliorare le prestazioni complessive e la stabilità dei dispositivi.

3. Ossidi per passivizione superficiale

La passione della superficie è un processo importante nella produzione di cellule solari per ridurre la ricombinazione dei portatori di carica sulla superficie dei materiali a semiconduttore. Gli ossidi possono essere usati per passivamente la superficie dei wafer di silicio nelle celle solari di silicio cristallino.

Il biossido di silicio (SIO₂) è un materiale di passivazione tradizionale per le celle solari al silicio. Può essere coltivato termicamente sulla superficie del silicio per formare uno strato di passivazione di alta qualità. Lo strato SiO₂ riduce la velocità di ricombinazione della superficie interrompendo i legami penzolanti sulla superficie del silicio. Inoltre, l'ossido di alluminio (Al₂O₃) è emerso anche come materiale di passivazione efficace, in particolare per il silicio di tipo p. Al₂o₃ ha una carica fissa negativa, che può creare un campo elettrico sull'interfaccia di ossido di silicio, respingendo i portatori di minoranza (elettroni nel silicio di tipo p) dalla superficie e riducendo la ricombinazione.

4. Ossidi nelle celle solari sensibilizzate per coloranti (DSSC)

Le celle solari sensibilizzate coloranti sono un tipo di cella solare sottile che utilizza un colorante per assorbire la luce solare e generare coppie di fori elettroni. Gli ossidi svolgono diversi ruoli importanti nei DSSC.

Il biossido di titanio (TiO₂) è l'ossido di semiconduttore più comunemente usato nei DSSC. Forma un film poroso sul substrato conduttivo, fornendo una grande superficie per l'adsorbimento delle molecole di colorante. Quando la luce solare viene assorbita dal colorante, gli elettroni eccitati vengono iniettati nella banda di conduzione di TiO₂ e quindi trasportati sul circuito esterno. La struttura porosa di TiO₂ consente una diffusione efficiente dell'elettrolita, che viene utilizzata per rigenerare le molecole di colorante ossidato.

Anche l'ossido di ferro (Fe₂o₃) viene esplorato come potenziale materiale nei DSSC. Sebbene Fe₂o₃ abbia una mobilità elettronica relativamente bassa rispetto a TiO₂, ha un gap di banda adatto per l'assorbimento visibile. La ricerca è focalizzata sul miglioramento delle proprietà di elettroni - di trasporto di Fe₂o₃ e l'ottimizzazione delle sue prestazioni nei DSSC.Ossido di ferro rosso- I DSSC basati potrebbero offrire un'alternativa più sostenibile ed efficace in futuro.

5. Ossidi per rivestimenti anti -riflettenti

I rivestimenti anti -riflettenti (AR) vengono utilizzati sulla superficie delle celle solari per ridurre il riflesso della luce solare e aumentare la quantità di luce che entra nello strato attivo. Gli ossidi possono essere usati per fabbricare rivestimenti AR.

Il nitruro di silicio (Si₃n₄) e il biossido di titanio (TiO₂) sono materiali comunemente usati per i rivestimenti AR nelle celle solari. Questi ossidi possono essere depositati sulla superficie della cella solare usando tecniche come la deposizione di vapore chimico migliorato (PECVD). Controllando attentamente lo spessore e l'indice di rifrazione degli strati di ossido, è possibile progettare un rivestimento AR a più strati per ridurre al minimo la riflessione su una vasta gamma di lunghezze d'onda.

Conclusione

Gli ossidi svolgono ruoli diversi e critici nella produzione di celle solari, da ossidi conduttivi trasparenti e materiali a strati attivi alla passione superficiale, alla carica - strati di trasporto e rivestimenti anti -riflettenti. Come fornitore di ossido, comprendiamo l'importanza di fornire materiali di ossido di alta qualità per soddisfare i requisiti impegnativi dell'industria delle celle solari. I nostri ossidi sono attentamente progettati per avere le giuste proprietà, come elevata purezza, dimensioni delle particelle controllate e caratteristiche elettriche e ottiche ottimali.

Se sei coinvolto nella produzione di celle solari o stai conducendo ricerche in questo campo, saremmo lieti di discutere le tue esigenze specifiche. Il nostro team di esperti è pronto a fornirti le migliori soluzioni di ossido per le tue applicazioni di celle solari. Contattaci per iniziare una discussione sugli appalti e portare la produzione di celle solari al livello successivo.

Riferimenti

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