Aurinkokennomateriaalit

Aurinkokennoille on olemassa monenlaisia ​​materiaaleja, mukaan lukien amorfinen pii, monikiteinen pii, CdTe, CuInxGa (1-x) Se2 ja muut puolijohteet tai kolmen, viiden ja kuuden ryhmän elementit, jotka on kytketty toisiinsa. Lyhyesti sanottuna materiaalit, jotka tuottavat sähköä valaistuksen jälkeen, ovat materiaaleja, joita aurinkokennot etsivät.
Sähköajoneuvon aurinkolatausasema testaa pääasiassa valon reaktiota ja absorptiota eri valmistusprosessien ja menetelmien avulla saavuttaakseen vallankumouksellisen läpimurron yhdistämällä laaja energiaväli ja mahdollistamalla lyhyen tai pitkän aallonpituuden täysi absorptio materiaalikustannusten alentamiseksi.
On olemassa myös aurinkokennoja: substraattityyppiä tai ohutkalvotyyppiä. Substraatti voidaan jakaa yksikidetyyppisiksi tai jäähdyttää monikiteisiksi lohkoiksi liukenemisen jälkeen. Ohutkalvotyyppi voidaan yhdistää paremmin rakennukseen. Jos on kaarevaa tai joustavaa tyyppiä tai taitettua tyyppiä, materiaali on yleensä amorfista piitä. On myös eräänlaista orgaanisten tai nanomateriaalien tutkimus- ja kehitystyötä, joka on edelleen tulevaisuuden tutkimus- ja kehitystyötä. Siksi olemme kuulleet aurinkokennojen eri sukupolvista: ensimmäisen sukupolven piipohjaisista substraattipohjaisista, toisen sukupolven ohuista kalvoista, kolmannen sukupolven uuden konseptin tutkimuksesta ja kehityksestä sekä neljännen sukupolven komposiittikalvomateriaaleista.
Ensimmäisen sukupolven aurinkokennojen kehitys on pisin ja teknologia kypsin. Se voidaan jakaa monokiteiseen piin, monikiteiseen piin ja amorfiseen piihin. Sovelluksen kannalta suurin osa oli yksikiteinen pii ja monikiteinen pii.
Toisen sukupolven ohutkalvoaurinkokennot valmistetaan ohutkalvoprosessilla. Lajit voidaan jakaa Cadmium Telluride CdTe, Copper Indium Selenide CIS, Copper Indium Gallium Selenide CIGS, Gallium Arsenide GaAs
Suurin ero kolmannen sukupolven akun ja edellisen sukupolven akun välillä on orgaanisen aineksen ja nanoteknologian käyttöönotto valmistusprosessissa. On valokemiallisia aurinkokennoja, värivaloherkkiä aurinkokennoja, polymeeriaurinkokennoja ja nanokiteisiä aurinkokennoja.
Neljännen sukupolven tarkoituksena on tehdä monikerroksinen rakenne ohuelle kalvolle, joka imee valoa akusta.
Jotain akun valmistustekniikkaa. Ei voida valmistaa vain yhden tyyppisiä akkuja. Esimerkiksi polypiin prosessissa voidaan valmistaa sekä piikidelevyn tyyppisiä että ohuita kalvoja.
Yleisiä polymeerisiä aurinkokennomateriaaleja ovat polyvinyylikarbatsoli (PVK), polyasetyleeni (PA), polyfenyleenivinyleeni (PPV) ja polytiofeeni (PTh).
(1) Polyvinyylikarbatsoli (PVK)
Valosähköistä aktiivisuutta omaavista polymeereistä PVK on varhaisin löydetty ja tutkituin. Sen sivuryhmässä on suuri elektroninen konjugaatiojärjestelmä, joka voi absorboida ultraviolettivaloa. Viritetyt elektronit voivat kulkea vapaasti viereisen karbatsolirenkaan muodostaman varauskompleksin läpi. Ne on yleensä seostettu I2:lla, SbCl3:lla, trinitrofluorenonilla (TNF) ja nitrostilbeenibentseenijohdannaisella tetrasyanokinonilla (TCNQ).
(2) Polyasetyleeni (PA)
PA on elektroninen polymeeri, jolla on tähän mennessä mitattu korkein johtavuus. Sen polymerointimenetelmiä ovat pääasiassa Shirakawa Yingshu -menetelmä, Namm-menetelmä, Durham-menetelmä ja harvinaisten maametallien katalyyttijärjestelmä. Yingshu Shirakawa käyttää Ziegler-Natta-katalyyttiä, jonka pitoisuus on korkea, nimittäin TiOBu4-A1Et3, valmistamaan suoraan itsekantavaa polyasetyleenikalvoa, jolla on metallikiilto kaasufaasiasetyleenistä; Kalvo muodostetaan orientoidulle nestekidesubstraatille, ja PA-kalvo on myös erittäin orientoitunut. Narrman-menetelmän ominaisuus on, että polymerointikatalyytti "vanhenee korkeassa lämpötilassa", joten polymeerin mekaaniset ominaisuudet ja stabiilisuus paranevat merkittävästi.
(3) Polyfenyleenivinyleeni (PPV)
Viime vuosina PPV-materiaalit ovat eniten käytettyjä optoelektroniikan alalla ja niillä on suurin laitetehokkuus. Konjugoidun rakenteensa vuoksi molekyyliketju on erittäin jäykkä, usein vaikea sulaa ja liukeneva ja vaikea käsitellä. Menetelmä liukoisen PPV:n saamiseksi on lisätä bentseenirenkaaseen vähintään yksi pitkäketjuinen alkaani. Alkaanien lukumäärän tulee olla vähintään 6. On myös havaittu, että haarautuneiden substituenttien sisältävien suoraketjuisten alkaanien liukoisuus on parempi kuin suorien alkaanien, joilla on sama hiililuku. Edustava materiaali on MEH-PPV (MEH; 2-metoksi-5 (2'- etyyliheksoksi)), jolla on hyvä liukoisuus ja kätevä käyttää; Kielletty kaistanleveys on 2,1 eV, mikä on suhteellisen kohtalainen.
(4) Polytiofeeni (PT) johdannaiset
Kaikista konjugoiduista polymeereistä polytiofeeni on erittäin hyvä aurinkosähkömateriaali. Sopivan kaistavälinsä ja suuren reikien liikkuvuuden ansiosta siitä on tullut yksi orgaanisten aurinkosähkömateriaalien tutkimuspisteistä viime vuosina. Näistä aurinkosähkölaitteilla, joissa on aktiivisena kerroksena paikallisesti strukturoidun poly({0}}heksyyli)tiofeenin (P3HT) ja liukoisen C60-johdannaisen PCBM:n sekoituskalvo, on korkein lämpökäsittelyn energian muunnostehokkuus ja energian muunnostehokkuus. on saavuttanut noin 5 prosenttia. Siksi uusien polytiofeenijohdannaisten suunnittelu ja synteesi, polytiofeenin rakenteen ja ominaisuuksien välisten suhteiden tutkiminen sekä polytiofeenijohdannaisten ominaisuuksien parantaminen rakenteellisen modifikoinnin avulla ovat herättäneet tutkijoiden huomion. Aurinkosähkömateriaalien näkökulmasta näillä polytiofeenijohdannaisilla tulisi olla perusominaisuudet: hyvä liukoisuus ja kalvonmuodostus, laaja absorptiospektri (erityisesti näkyvän valon alueella) ja korkea kantoaineen liikkuvuus.