Snaha o stále se zvyšující účinnost přeměny solární energie vedla k průzkumům za hranicemi tradičních solárních článků na bázi křemíku pn junction. Jedna slibná cesta spočívá ve Schottkyho diodových solárních článcích, které nabízejí jedinečný přístup k absorpci světla a výrobě elektřiny.
Pochopení Základů
Tradiční solární články spoléhají na pn přechod, kde se setkávají kladně nabitý (p-typ) a záporně nabitý (n-typ) polovodič. Naproti tomu Schottkyho diodové solární články využívají spojení kov-polovodič. To vytváří Schottkyho bariéru, tvořenou různými úrovněmi energie mezi kovem a polovodičem. Světlo dopadající na buňku excituje elektrony, což jim umožňuje přeskočit tuto bariéru a přispět k elektrickému proudu.
Výhody Schottkyho diodových solárních článků
Schottkyho diodové solární články nabízejí několik potenciálních výhod oproti tradičním pn spojovacím článkům:
Nákladově efektivní výroba: Schottkyho články jsou obecně jednodušší na výrobu ve srovnání s pn spojovacími články, což potenciálně vede k nižším výrobním nákladům.
Vylepšené zachycování světla: Kovový kontakt ve Schottkyho buňkách může zlepšit zachycování světla v buňce, což umožňuje účinnější absorpci světla.
Rychlejší transport náboje: Schottkyho bariéra může usnadnit rychlejší pohyb foto-generovaných elektronů a potenciálně zvýšit účinnost konverze.
Průzkum materiálu pro solární články Schottky
Výzkumníci aktivně zkoumají různé materiály pro použití v solárních článcích Schottky:
Selenid kadmia (CdSe): Zatímco současné CdSe Schottkyho články vykazují mírnou účinnost kolem 0,72 %, pokroky ve výrobních technikách, jako je elektronová litografie, nabízejí příslib budoucích zlepšení.
Oxid niklu (NiO): NiO slouží jako slibný materiál typu p ve Schottkyho článcích a dosahuje účinnosti až 5,2 %. Jeho vlastnosti široké bandgap zlepšují absorpci světla a celkový výkon buněk.
Arsenid galia (GaAs): GaAs Schottkyho články prokázaly účinnost přesahující 22 %. Dosažení tohoto výkonu však vyžaduje pečlivě navrženou strukturu kov-izolátor-polovodič (MIS) s přesně řízenou vrstvou oxidu.
Výzvy a budoucí směry
Navzdory svému potenciálu čelí Schottkyho diodové solární články některým výzvám:
Rekombinace: Rekombinace párů elektron-díra v buňce může omezit účinnost. Je zapotřebí další výzkum, aby se takové ztráty minimalizovaly.
Optimalizace výšky bariéry: Výška bariéry Schottky významně ovlivňuje efektivitu. Nalezení optimální rovnováhy mezi vysokou bariérou pro účinné oddělení náboje a nízkou bariérou pro minimální energetické ztráty je zásadní.
Závěr
Schottkyho diodové solární články mají obrovský potenciál pro revoluci v přeměně sluneční energie. Jejich jednodušší výrobní metody, vylepšené schopnosti absorpce světla a rychlejší mechanismy přenosu náboje z nich činí slibnou technologii. Jak se výzkum ponoří hlouběji do optimalizace materiálů a strategií zmírňování rekombinací, můžeme očekávat, že se Schottkyho diodové solární články objeví jako významný hráč v budoucnosti výroby čisté energie.
Čas odeslání: 13. června 2024