Prizadevanje za vedno večjo učinkovitost pri pretvorbi sončne energije je privedlo do raziskav, ki presegajo tradicionalne sončne celice s pn spoji na osnovi silicija. Ena obetavna pot so sončne celice s Schottky diodami, ki ponujajo edinstven pristop k absorpciji svetlobe in proizvodnji električne energije.
Razumevanje osnov
Tradicionalne sončne celice temeljijo na pn spoju, kjer se srečata pozitivno nabit (p-tip) in negativno nabit (n-tip) polprevodnik. V nasprotju s tem sončne celice s Schottky diodo uporabljajo spoj kovine in polprevodnika. To ustvari Schottkyjevo pregrado, ki jo tvorijo različne ravni energije med kovino in polprevodnikom. Svetloba, ki zadene celico, vzbudi elektrone, kar jim omogoči, da preskočijo to oviro in prispevajo k električnemu toku.
Prednosti sončnih celic s Schottky diodo
Sončne celice s Schottky diodo ponujajo več možnih prednosti pred tradicionalnimi celicami pn spoja:
Stroškovno učinkovita proizvodnja: Schottkyjeve celice so na splošno enostavnejše za izdelavo v primerjavi s celicami pn spoja, kar lahko povzroči nižje proizvodne stroške.
Izboljšano lovljenje svetlobe: Kovinski stik v Schottkyjevih celicah lahko izboljša lovljenje svetlobe v celici, kar omogoča učinkovitejšo absorpcijo svetlobe.
Hitrejši prenos naboja: Schottkyjeva pregrada lahko olajša hitrejše gibanje fotogeneriranih elektronov, kar lahko poveča učinkovitost pretvorbe.
Raziskovanje materiala za sončne celice Schottky
Raziskovalci aktivno raziskujejo različne materiale za uporabo v sončnih celicah Schottky:
Kadmijev selenid (CdSe): medtem ko imajo trenutne celice CdSe Schottky skromno učinkovitost okoli 0,72 %, napredek v tehnikah izdelave, kot je litografija z elektronskim žarkom, obeta prihodnje izboljšave.
Nikljev oksid (NiO): NiO služi kot obetaven material p-tipa v Schottkyjevih celicah, ki dosegajo učinkovitost do 5,2 %. Njegove lastnosti širokega pasovnega razmika izboljšajo absorpcijo svetlobe in splošno delovanje celice.
Galijev arzenid (GaAs): Schottkyjeve celice GaAs so pokazale učinkovitost, ki presega 22 %. Vendar pa je za doseganje te zmogljivosti potrebna skrbno zasnovana struktura kovina-izolator-polprevodnik (MIS) z natančno nadzorovano plastjo oksida.
Izzivi in prihodnje usmeritve
Kljub svojemu potencialu se sončne celice s Schottky diodami soočajo z nekaterimi izzivi:
Rekombinacija: Rekombinacija parov elektron-luknja znotraj celice lahko omeji učinkovitost. Za zmanjšanje takšnih izgub so potrebne nadaljnje raziskave.
Optimizacija višine pregrade: višina pregrade Schottky znatno vpliva na učinkovitost. Najti optimalno ravnotežje med visoko pregrado za učinkovito ločevanje naboja in nizko pregrado za minimalno izgubo energije je ključnega pomena.
Zaključek
Sončne celice s Schottky diodo imajo ogromen potencial za revolucionarno pretvorbo sončne energije. Njihove enostavnejše metode izdelave, izboljšane zmožnosti absorpcije svetlobe in hitrejši mehanizmi za prenos naboja so obetavna tehnologija. Ko se raziskave poglabljajo v optimizacijo materialov in strategije za ublažitev rekombinacije, lahko pričakujemo, da bodo sončne celice Schottky diode postale pomemben akter v prihodnosti proizvodnje čiste energije.
Čas objave: 13. junij 2024