Introducción a los tipos de células solares flexibles

silicio amorfo
El grosor de las baterías flexibles de silicio amorfo (a-Si) es 1/300 del de las baterías de silicio cristalino, lo que puede reducir aún más el costo de las materias primas. Un gran avance en las baterías flexibles de silicio amorfo fue la estructura de batería apilada de unión triple propuesta en 1997, que mejoró la eficiencia y la estabilidad de conversión y logró una eficiencia de conversión estable de 8,0 por ciento a 8,5 por ciento.
Tomando como ejemplo la batería flexible de silicio amorfo de United Solar Ovonic Company en los Estados Unidos, la estructura de la batería apilada de unión triple de silicio amorfo incluye tres capas de absorción de unión pn con diferentes bandas prohibidas. La batería superior utiliza silicio amorfo a-Si con una banda prohibida de 1,8 eV para absorber la luz azul. La batería intermedia utiliza una aleación de germanio y silicio a-SiGe con una banda prohibida de 1,6 eV, que absorbe la luz verde y tiene un contenido de Ge del 10 al 15 por ciento. La aleación de germanio y silicio a-SiGe con una banda prohibida de 1,4 eV para la batería inferior absorbe del 40 al 50 por ciento de la luz roja e infrarroja, con un alto contenido de Ge. Después de que la luz del sol pasa a través de las tres capas de la capa de absorción de semiconductores, todavía queda una parte de la luz que no ha sido absorbida. Después de ser reflejado por la capa de reflexión posterior de Al/ZnO, regresa a las tres capas de la capa de absorción de semiconductores y se somete a otro proceso de absorción. La capa de reflexión posterior juega un papel de atrapamiento de luz. De esta manera, las baterías flexibles de silicio amorfo pueden absorber de manera más efectiva la luz entrante y saliente, mejorar la eficiencia de conversión y la potencia de salida, y lograr un mejor rendimiento en condiciones de poca luz incidente y dispersa.
A partir de 2016, solo Xunli Solar producía componentes y baterías de película delgada flexible de silicio amorfo en China, con una eficiencia de conversión del 8-10 por ciento y un grosor total de solo 1,5 mm. En las aplicaciones de productos, además de los componentes de película delgada flexibles de rollo a rollo, también hay paquetes de carga plegables que amplían la aplicación de silicio amorfo flexible.
cobre indio galio selenio
A mediados-1970, la gente comenzó a estudiar las baterías de película delgada de cobre, indio, galio y selenio (CIGS). Las películas delgadas de CIGS pertenecen a cristales de calcopirita con espacios de banda ajustables. Debido al requisito de las células solares para un intervalo de banda de 1 a 1,7 eV, el intervalo de banda de CIGS se puede ajustar según sea necesario cambiando el contenido de cationes del grupo III In, Ga, Al y aniones del grupo VI Se, S. Comparado al silicio amorfo, el cristal CIGS tiene menos defectos internos, un rendimiento más estable y una vida útil del módulo de hasta 25 años. Durante el uso del módulo, el movimiento de los iones de cobre puede reparar defectos, por lo que el rendimiento del módulo seguirá mejorando, lo que contrasta con el efecto de decaimiento fotoinducido o el efecto SW (Staebler Wronskieflect) del silicio amorfo.
Orgánico
En las células solares fotovoltaicas orgánicas (OPV), el medio absorbente de semiconductores orgánicos suele estar compuesto por una mezcla de materiales donantes y aceptores. Los materiales donantes son buenos para dar electrones, absorber huecos y tener una carga positiva después de mezclarlos. Los polímeros conjugados son materiales donantes típicos. El material aceptor es bueno para absorber electrones y generar huecos, y tiene una carga negativa después de la mezcla. El fullereno (C60) es un material aceptor típico.
Los excitones son pares de huecos de electrones enlazados, que son cuasipartículas estimuladas. Después de ser estimulados, los electrones y los huecos se separan, pero los pares de huecos de electrones aún se atraen entre sí a través de la fuerza electrostática de Coulomb, que no puede separarse completamente debido a la unión de Coulomb, formando excitones. Hay dos tipos de excitones, vatios
Excitón de Wannier Mottexcition y Frenkel. Los excitones del modelo de Varni existen en los semiconductores de silicio cristalino, donde los electrones excitados en la banda de conducción y los huecos en la banda de valencia forman estados ligados, con una débil fuerza de Coulomb de alrededor de {{0}}.01 eV. Los excitones de Frenkel existen en materiales donantes en medios orgánicos, y la fuerza de Coulomb entre ellos es fuerte, alrededor de 0,3 eV.