Преимущества и недостатки тонкопленочных солнечных элементов

Принцип работы тонкопленочной солнечной батареи

В химической батарее химическая энергия напрямую переходит в электрическую энергию в результате внутреннего самопроизвольного окисления, восстановления и т. Д. В батарее. Результатом химической реакции, соответственно, является реакция двух электродов. Катодно-активный материал в электролите по потенциалу отрицательный и по стабильности восстанавливающий агент, такой как цинк, кадмий, свинец и другие активные металлы, а также водород и углеводороды. Положительный активный материал в электролите по потенциалу является более положительным и стабильным окислителем, таким как диоксид марганца, диоксид свинца, оксид никеля, такой как оксид металла, кислород или воздух, галоген и его соли, кислородсодержащая кислота и ее соли и т. Д. .

Электролит имеет хорошую ионную проводимость материалов, таких как кислота, щелочь, водный раствор соли, органический или неорганический неводный раствор, расплав соли и твердый электролит. При отключении разомкнутой цепи, хотя существует разность потенциалов между полюсами (напряжение холостого хода), но нет тока, химическая энергия, накопленная в батарее, не преобразуется в электричество. Когда разомкнутая цепь замкнута, под действием двух электродов разности потенциалов проходит ток через внешнюю цепь.

В то же время внутри батареи из-за отсутствия свободных электронов в электролите перенос заряда должен сопровождать границу раздела активного материала и электролита между реакциями окисления и восстановления и перемещением реагентов и продуктов реакции материала. Перенос заряда в электролите осуществляется за счет миграции ионов. Следовательно, нормальный процесс переноса заряда и массопереноса внутри батареи является необходимым условием для обеспечения нормальной выходной мощности. При зарядке аккумулятор внутри передачи мощности и направления процесса массообмена в отличие от разряда; Должна быть обратимая электродная реакция, чтобы обеспечить массообмен и передачу энергии в процессе нормального направления.

Электродная реакция обратима, поэтому является необходимым условием для аккумуляторной батареи. Для ответа на приращение свободной энергии Гиббса (кокс) F = 96500 библиотека констант Фарадея Ann = 26,8 часов; N для эквивалентного количества реакций батареи. Это электродвижущая сила батареи, и реакция между основным термодинамическим уравнением также вычисляет эффективность преобразования энергии батареи из основных термодинамических уравнений. Фактически, когда через электрод протекает ток, электродный потенциал отклоняется от термодинамического равновесного электродного потенциала, это явление называется поляризацией. Чем больше плотность тока (единичная площадь электрода, проходящая через ток), тем серьезнее поляризация. Поляризация - одна из важных причин потери энергии аккумулятором. Поляризация по трем причинам: (1) вызванная сопротивлением батареи части поляризации называется омной поляризацией; (2) процессом переноса заряда в электроде, блокировкой межфазного слоя электролита, вызванной поляризацией, называемой активацией; (3) электродом, Граничный слой электролита и процесс массопереноса в задержке, вызванной поляризацией, называется концентрационной поляризацией. Площадь реакции электрода увеличивается с уменьшением поляризации. Метод заключается в уменьшении плотности тока, улучшении температуры реакции и улучшении каталитической активности поверхности электрода.

Тонкопленочные солнечные элементы и недостатки

Тонкопленочные солнечные элементы из-за использования материала меньше, с точки зрения стоимости каждого модуля значительно снизилась, чем солнечные элементы накопительного типа, в процессе производства требуется меньше аккумуляторов солнечной энергии для небольших, он также имеет интеграционный тип подключения модуль, так что вы можете сэкономить независимые модули, необходимые в стоимости фиксированного и внутреннего подключения.

Будущие тонкопленочные солнечные элементы, вероятно, заменят обычно используемые в настоящее время кремниевые солнечные элементы, чтобы стать основным направлением рынка. Солнечные элементы из аморфного кремния с монокристаллическими кремниевыми элементами солнечной энергии или поликристаллическими кремниевыми солнечными батареями являются основными отличиями различных элементов солнечной энергии из монокристаллического кремния или поликристаллических кремниевых солнечных батарей, а материал солнечных батарей из аморфного кремния - SiH4, отличается из-за того, что Материал и структура солнечных элементов из аморфного кремния и солнечных элементов из кристаллического кремния немного отличаются.

Преимущество светового эффекта SiH4 и эффекта оптического поглощения очень хорошее, но электрические изоляторы, аналогичные по характеристикам с кремниевыми полупроводниками, имеют далеко, поэтому сначала думают, что SiH4 - неподходящий материал. Но в 1970-х годах ученые преодолели эту проблему, вскоре после RCA, создав первые солнечные элементы из аморфного кремния. Хотя SiH4 световой эффект и эффект оптического поглощения очень хорош, но из-за его кристаллической структуры хуже, чем поликристаллический солнечный элемент, поэтому ключевая проблема подвески более серьезна, чем поликристаллические кремниевые солнечные элементы, свободные электроны и дырки составной скорости очень быстро; Кроме того, кристаллизация нерегулярной структуры SiH4 будет препятствовать перемещению электронов и дырок, что сокращает зону диффузии.

Основываясь на двух вышеупомянутых факторах, поэтому, когда свет на дырки SiH4 для электронов, необходимо разделить электроны и дырки, как можно скорее, чтобы эффективно произвести фотоэлектрический эффект. В основном очень тонкие солнечные элементы из аморфного кремния уменьшают количество свободных электронов и дырок. Из-за всасывания SiH4 световой эффект очень хороший, хотя очень тонкие солнечные элементы из аморфного кремния все же могут поглощать большую часть света.

Структура тонкопленочного солнечного элемента из аморфного кремния отличается от обычного кремниевого солнечного элемента, как показано на рисунке 9, основной слой можно разделить на три слоя, верхний слой очень тонкий (около 0,008 микрон) и высокие концентрации легирования P +; промежуточный слой представляет собой более толстый (0,5 ~ 1 микрон) слой чистого качества (Intrinsiclayer), но, как правило, не является обычно чистой массой, слой является полностью чистой массой (Intrinsic), но с низкими концентрациями легирования материалов n-типа; Нижний слой тонкий (0,02 мкм) n. И этот вид p + - p - I - n в структуре более традиционной n-структуры имеет большое электрическое поле, слой чистой массы, генерируемый в электронных дырках, может быть быстро после разделения электрического поля. И тонкий слой оксидной пленки на P + для прозрачной проводящей пленки (Transparent Conducting Oxide: TCO), он может предотвратить солнечный свет, чтобы эффективно поглощать солнечный свет, обычно используется диоксид кремния (SnO2).

Преимуществом солнечных элементов из аморфного кремния является низкая стоимость, а недостатком - низкая эффективность и эффективность фотоэлектрического преобразования при использовании времени спада. Таким образом, солнечные элементы из аморфного кремния широко используются на рынке малой мощности, но на рынке электроэнергии они менее конкурентоспособны.

Страница содержит содержимое машинного перевода.