Matériaux des cellules solaires

Il existe de nombreux types de matériaux pour les cellules solaires, notamment le silicium amorphe, le silicium polycristallin, le CdTe, le CuInxGa (1-x) Se2 et d'autres semi-conducteurs, ou des éléments de trois, cinq et six groupes liés entre eux. En bref, les matériaux qui génèrent de l'électricité après illumination sont les matériaux recherchés par les cellules solaires.
La station de charge solaire pour véhicule électrique teste principalement la réaction et l'absorption de la lumière à travers différents processus et méthodes de fabrication pour réaliser une percée révolutionnaire combinant un large écart énergétique et permettant une absorption complète de la longueur d'onde courte ou longue, afin de réduire le coût des matériaux.
Il existe également des types de cellules solaires : de type substrat ou de type couche mince. Le substrat peut être scindé en monocristal ou refroidi en blocs polycristallins après dissolution. Le type de couche mince peut être mieux combiné avec le bâtiment. S'il existe une courbure ou un type flexible ou un type plié, le matériau est généralement du silicium amorphe. Il y a aussi une sorte de recherche et développement sur les matériaux organiques ou nano, qui est encore de la recherche et développement prospective. Par conséquent, nous avons entendu parler de différentes générations de cellules solaires : la première génération de substrat à base de silicium, la deuxième génération de couches minces, la troisième génération de nouveaux concepts de recherche et développement et la quatrième génération de matériaux de films composites.
La première génération de cellules solaires a le développement le plus long et la technologie la plus mature. Il peut être divisé en silicium monocristallin, silicium polycristallin et silicium amorphe. En termes d'application, le silicium monocristallin et le silicium polycristallin constituaient l'essentiel.
Les cellules solaires à couche mince de deuxième génération sont fabriquées par un procédé à couche mince. L'espèce peut être divisée en Cadmium Tellurure CdTe, Cuivre Indium Séléniure CIS, Cuivre Indium Gallium Séléniure CIGS, Gallium Arséniure GaAs
La plus grande différence entre la batterie de troisième génération et la batterie de génération précédente est l'introduction de matière organique et de nanotechnologie dans le processus de fabrication. Il existe des cellules solaires photochimiques, des cellules solaires photosensibles à colorant, des cellules solaires polymères et des cellules solaires nanocristallines.
La quatrième génération consiste à créer une structure multicouche pour le film mince qui absorbe la lumière de la batterie.
Certaines technologies de fabrication de batteries. Non seulement un type de batterie peut être fabriqué. Par exemple, dans le procédé du polysilicium, à la fois le type de plaque de cristal de silicium et le type de film mince peuvent être fabriqués.
Les matériaux de cellules solaires polymères courants comprennent le polyvinylcarbazole (PVK), le polyacétylène (PA), le polyphénylène vinylène (PPV) et le polythiophène (PTh).
(1) Polyvinylcarbazole (PVK)
Parmi les polymères à activité photoélectrique, le PVK est le plus ancien découvert et le plus étudié. Son groupe latéral a un grand système de conjugaison électronique, qui peut absorber la lumière ultraviolette. Les électrons excités peuvent migrer librement à travers le complexe de charge formé par le cycle carbazole adjacent. Ils sont généralement dopés avec I2, SbCl3, trinitrofluorénone (TNF) et dérivé de nitrostilbènebenzène tétracyanoquinone (TCNQ).
(2) Polyacétylène (PA)
Le PA est le polymère électronique avec la conductivité la plus élevée mesurée à ce jour. Ses méthodes de polymérisation comprennent principalement la méthode Shirakawa Yingshu, la méthode Namm, la méthode Durham et le système catalytique de terres rares. Yingshu Shirakawa utilise un catalyseur Ziegler-Natta à haute concentration, à savoir TiOBu4-A1Et3, pour préparer directement un film de polyacétylène autosupporté avec un éclat métallique à partir d'acétylène en phase gazeuse ; Le film est formé sur le substrat de cristal liquide orienté, et le film PA est également fortement orienté. La caractéristique de la méthode Narrman est que le catalyseur de polymérisation est "vieilli à haute température", de sorte que les propriétés mécaniques et la stabilité du polymère sont considérablement améliorées.
(3) Polyphénylène vinylène (PPV)
Ces dernières années, les matériaux PPV sont les plus largement utilisés dans le domaine de l'optoélectronique et ont le rendement de dispositif le plus élevé. En raison de sa structure conjuguée, la chaîne moléculaire est très rigide, souvent difficile à fondre et à dissoudre, et difficile à traiter. La méthode pour obtenir du PPV soluble consiste à introduire au moins un alcane à longue chaîne dans le noyau benzénique. Le nombre d'alcanes doit être d'au moins 6. On constate également que la solubilité des alcanes linéaires avec des substituants ramifiés est meilleure que celle des alcanes linéaires avec le même nombre de carbones. Le matériau représentatif est le MEH-PPV (MEH ; 2-méthoxy-5 (2'-éthylhexoxy)), qui a une bonne solubilité et est pratique à utiliser ; La largeur de bande interdite est de 2,1 eV, ce qui est relativement modéré.
(4) Dérivés du polythiophène (PT)
Parmi tous les polymères conjugués, le polythiophène est un très bon matériau photovoltaïque. En raison de sa bande interdite appropriée et de la grande mobilité des trous, il est devenu l'un des points chauds de la recherche sur les matériaux photovoltaïques organiques ces dernières années. Parmi eux, les dispositifs photovoltaïques avec le film de mélange de poly (3- hexyl) thiophène (P3HT) et de PCBM dérivé de C60 soluble comme couche active ont l'efficacité de conversion d'énergie la plus élevée sous traitement thermique, et l'efficacité de conversion d'énergie a atteint environ 5 pour cent. Par conséquent, la conception et la synthèse de nouveaux dérivés de polythiophène, l'étude de la relation entre la structure et les propriétés du polythiophène et l'amélioration des propriétés des dérivés de polythiophène par modification structurelle ont attiré l'attention des chercheurs. Du point de vue des matériaux photovoltaïques, ces dérivés de polythiophène devraient avoir les propriétés les plus élémentaires : bonne solubilité et formation de film, large spectre d'absorption (en particulier dans le domaine de la lumière visible) et mobilité élevée des porteurs.