www.brightoutdoorledlights.com
E-mail: yolanda@aweilighting.com
Wechat/WhatsApp: 86-18019093706

Status rozwoju i trendy nowych materiałów z ogniw słonecznych
I. Perowskitowe ogniwa słoneczne
Cechy i zalety materiału
Materiały perowskitowe mają wysoki współczynnik wchłaniania, długą długość dyfuzji nośnika i niską prędkość rekombinacji niepromieniowej, a wydajność laboratoryjna przekroczyła 30%17.Proces jego przygotowania jest prosty (metoda roztworu lub osadzenie parą), koszty są niższe niż w przypadku kryształowych ogniw krzemowych, a przepaść pasmowa (1,2-2,3 eV) może być regulowana przez komponenty, co jest odpowiednie do projektowania układów wielozłącznych.

Przełom aplikacji:Zespół z Instytutu Technologii w Pekinie rozwiązał problem nierównomiernego, szerokopasmowego filmu perowskitowego poprzez dodanie alkilaminów o długim łańcuchu i przygotował prototyp wysokiej wydajności komórki układowej.
Wyzwania i kierunki poprawy
Stabilność: łatwo podlega wpływom wilgotności, promieniowania ultrafioletowego i temperatury,i potrzeba poprawy długości życia poprzez pasywację interfejsów i technologię pakowania (taką jak opakowania szklane/polimerowe).
Ochrona środowiska: Perowskity na bazie ołowiu są toksyczne, a badania skierowane są do perowskitów bez ołowiu (takich jak ołowiu na bazie cezu)16. 2. Organiczne ogniwa słoneczne
Właściwości i zastosowania materiału
Materiały organiczne (takie jak polimery i małe cząsteczki) są lekkie, elastyczne i przetwarzane w roztworze, co sprawia, że nadają się do przygotowywania przejrzystych / elastycznych urządzeń.Organiczny ogniw słoneczny z elektrodą grafenową opracowany przez MIT ma zarówno wysoką przewodność, jak i przejrzystość optyczną i może być mocowany na oknach i powierzchniach samochodów.

Wzrost wydajności: wydajność laboratoryjna osiąga 19%, ale znacznie spada, gdy jest przygotowywana na dużą skalę.
Optymalizacja techniczna
Inżynieria interfejsu: zoptymalizować dopasowanie materiałów dawcy i akceptacji poprzez projektowanie molekularne w celu poprawy mobilności nośnika.
Struktura urządzenia: Odwrócone organiczne ogniwa słoneczne (akceptory ITIC) mogą zmniejszać straty energii6.
3. Komórki słoneczne wrażliwe na barwniki (DSSC)
Główne zalety
Za pomocą warstw wrażliwych na barwniki (takich jak kompleksy rutenu), półprzewodników dwutlenku tytanu i elektrolitów jodu może działać w słabym świetle, jest tanie i przyjazne dla środowiska.

W kierunku innowacji: barwniki kwantowe (takie jak siarczan ołowiu) mogą poszerzyć zakres absorpcji widmowej i zwiększyć wydajność do 12%.
Wyzwania
Elektrolit jest podatny na wycieki, dlatego konieczne jest opracowanie alternatyw dla stałych elektrolitów6.

IV. Inne materiały najnowocześniejsze
Nanokrystaliczne ogniwa słoneczne.
Materiały nanokrystaliczne (takie jak kropki kwantowe) mają wysoką wydajność kwantową, a teoretyczna wydajność przekracza 30%, ale należy rozwiązać problem defektów interfejsu ziarna.

Komórki wielowarstwowe

Laminat perowskitowy/krzemu krystalicznego: teoretyczna wydajność przekracza 30%, krzemu krystalicznego pochłania światło długich fal, a perowskitowi światło krótkich fal.

Komórka trójkątowa: struktura GaInP/GaAs/Ge ma sprawność 33%, nadaje się do zastosowań lotniczych.

Nowe materiały kwantowe.
Materiał "przeciętnego stanu pasma" opracowany przez Uniwersytet Lehigh osiąga 190% zewnętrznej efektywności kwantowej poprzez interkalację miedzi, łamiąc teoretyczny limit Shockley-Queissera.

V. Przyszłe trendy i wyzwania
Dyrekcja techniczna

Lekkie i elastyczne: opracowanie materiałów fotowoltaicznych nadających się do noszenia i zintegrowanych z budynkiem (takich jak przezroczyste szkło fotowoltaiczne i płytki fotowoltaiczne).

Ochrona środowiska i niskie koszty: promowanie bezłowiowych perowskitów i materiałów organicznych na bazie biologicznej.
Przemysłowy wąski gardło

Produkcja na dużą skalę: konieczność rozwiązania problemu osłabienia wydajności podczas przygotowania na dużą skalę (np. proces druku perowskitowego).
Weryfikacja stabilności: konieczność przejścia badania standardowego IEC (np. starzenie się cieplne/lżeńce)