半导体在清洁能源技术方面起到了关键的作用,使从可再生能源和清洁能源发电。本文讨论半导体太阳能电池的作用/光伏(PV)细胞,特别是它们的功能和所使用的类型。
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半导体太阳能电池的功能
光伏电池主要是由半导体材料的导电率高于绝缘体。亚博网站下载然而,这些材料都是电的良导体不亚博网站下载像金属。不同类型的半导体,如晶体硅(同单晶硅)和碲化镉(集团),用于太阳能电池。
半导体光伏电池吸收光的能量,当他们接触到电子和传输能量。吸收更多的能量使电子流动形式的电流通过半导体材料。
随后,在太阳能电池导电金属接触/栅格线收集当前半导体中生成。太阳能电池连接,形成更大的发电单位称为太阳能电池板。
光伏半导体的能带是一个至关重要的属性,因为它表明材料的波长的光可以吸收并转换为电能。太阳能电池可以更有效地利用可用的光能量在半导体的能带与波长的光线照在光伏电池。
光伏电池效率显示细胞的有效性将光能转化为电能。这个效率是影响波长和强度的光和几个细胞的性能属性。
半导体参数影响太阳能电池的性能和设计
在太阳能电池、半导体吸收可见光和其他辐射的能力取决于它的折射率、吸收系数和能带能量。此外,扩散系数和电荷移动运营商影响航空公司的运输由于扩散和漂移,分别。
掺杂原子的浓度,受主原子接受电子或捐赠者捐赠自由电子,原子决定结出发的区域的宽度。此外,recombination-generation过程是直接影响扩散长度和一生中多余的运营商。
常用的半导体材料在太阳能电池亚博网站下载
硅是地球上最丰富的材料之一,可广泛用于光伏电池的半导体材料。亚博网站下载同单晶硅电池是由晶格的硅原子连接的形成。组织结构的晶格增加light-to-electricity转换效率。
使用硅太阳能电池制造的便宜,长寿命,证明效率高。现有同单晶硅太阳能电池组件制造工业规模已经显示在标准试验条件下效率18% - -22%。硅基电池可以持续25年,仍然产生80%的初始力量之后。
cigd(香烟)和集团是最常见的薄膜光伏半导体用于生产薄膜太阳能电池。尽管CdTe细胞可以制造成本最低的方式,他们有一个低效率与硅电池相比。
同样,香烟细胞具有较高的效率和合适的属性,如光伏半导体材料。亚博网站下载然而,这些材料的制造相结合四个元素是极具挑战性的。亚博网站下载此外,香烟和集团都需要比硅更大的保护,以确保长期的业务。
钙钛矿半导体组装容易,实现效率类似于同单晶硅。在过去的十年中,钙钛矿的效率太阳能电池从2009年的3%显著增加到2020年的超过25%。然而,钙钛矿细胞生存期较短,比同单晶硅电池。
可以根据改善有机半导体太阳能电池的一个特定的函数,如透明度或宽的带隙。基于有机半导体太阳能电池/有机pv可以大规模生产成本最低的方式。然而,有机pv证明大大减少效率和生存期较短的操作同单晶硅相比细胞。
在量子点太阳能电池,电力是通过nanometer-wide各种半导体材料/量子点的粒子。亚博网站下载yabo214量子点在不同大小和他们的能带隙可以对其进行定制,使他们能够吸收光线,不能轻易被捕获。
此外,这些半导体可用于与其他半导体组合,如钙钛矿、优化多结太阳能电池的性能。然而,量子点半导体材料并不是有效的将光能转换为电流。亚博网站下载
几种半导体材料可以安排以分层的方式合成多结太亚博网站下载阳能电池效率显著提高。多结太阳能电池可以更有效地利用阳光的能量比单结电池每个半导体层具有不同能带能吸收太阳光谱的不同部分。
因此,这些细胞已经证明了一个特殊的效率超过45%。然而,多结太阳能电池很难生产和昂贵,这是这种方法的主要缺点。
结论和未来的前景
钙钛矿越来越得到关注作为一个合适的替代硅钙钛矿可以制造太阳能电池和硅电池相比更容易。通常,这些材料是合成地球上使用廉价亚博网站下载而丰富的材料,如溴、碘、和铅,导致低成本代太阳能。
钙钛矿可以更好地吸收高能量的蓝色比硅光子从阳光。每个部分的串联钙钛矿太阳能电池可以根据吸收太阳光谱的不同部分。然而,硅钙钛矿的低能light-grabbing能力缺乏。
串联与传统锡铅钙钛矿和钙钛矿,含铅高能量吸收细胞和23%的效率综合解决这个问题。然而,锡的高反应活性与大气中的氧气了铅钙钛矿晶体晶格缺陷,它破坏了电荷的运动细胞,限制了其效率。
总结、硅半导体目前大规模生产中发挥重要作用的太阳能电池具有良好的效率和耐久性。在未来,all-perovskite三轮车将变得更加普遍,因为他们生产硅电池相比更便宜。然而,还需要更多的研究来提高效率和鲁棒性的all-perovskite三轮车进行商用硅电池。
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引用和进一步阅读
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