Introdução aos tipos de células solares flexíveis

Silício amorfo
A espessura das baterias flexíveis de silício amorfo (a-Si) é 1/300 das baterias de silício cristalino, o que pode reduzir ainda mais o custo das matérias-primas. Um avanço nas baterias flexíveis de silício amorfo foi a estrutura de bateria de pilha de junção tripla proposta em 1997, que melhorou a eficiência e a estabilidade da conversão e alcançou uma eficiência de conversão estável de 8,0% a 8,5%.
Tomando como exemplo a bateria flexível de silício amorfo da United Solar Ovonic Company nos Estados Unidos, a estrutura da pilha de pilha de junção tripla de silício amorfo inclui três camadas de camadas de absorção de junção pn com diferentes intervalos de banda. A bateria superior usa silício amorfo a-Si com um intervalo de banda de 1,8 eV para absorver a luz azul. A bateria intermediária usa uma liga de germânio de silício a-SiGe com um intervalo de banda de 1,6 eV, que absorve a luz verde e tem um teor de Ge de 10% a 15%. A liga de silício e germânio a-SiGe com um intervalo de banda de 1,4 eV para a bateria inferior absorve de 40% a 50% da luz vermelha e infravermelha, com alto teor de Ge. Depois que a luz do sol passa pelas três camadas da camada de absorção do semicondutor por sua vez, ainda há uma parte da luz que não foi absorvida. Após ser refletido pela camada de retrorreflexão de Al/ZnO, ele retorna às três camadas da camada de absorção do semicondutor e sofre outro processo de absorção. A camada de reflexão traseira desempenha um papel de captura de luz. Desta forma, as baterias flexíveis de silício amorfo podem absorver com mais eficácia a luz que entra e sai, melhorar a eficiência de conversão e a potência de saída e obter melhor desempenho sob condições de baixa incidência e luz dispersa.
A partir de 2016, apenas a Xunli Solar estava produzindo componentes e baterias de filme fino flexível de silício amorfo na China, com uma eficiência de conversão de 8-10 por cento e uma espessura total de apenas 1,5 mm. Em aplicações de produtos, além dos componentes flexíveis de filme fino rolo a rolo, também existem pacotes de carregamento dobráveis ​​que expandem a aplicação de silício amorfo flexível.
Cobre índio gálio selênio
Em meados-1970, as pessoas começaram a estudar baterias de película fina de cobre, índio, gálio e selênio (CIGS). Os filmes finos CIGS pertencem a cristais de calcopirita com intervalos de banda ajustáveis. Devido à exigência de células solares para um intervalo de banda de 1 a 1,7 eV, o intervalo de banda do CIGS pode ser ajustado conforme necessário, alterando o conteúdo dos cátions do grupo III In, Ga, Al e ânions do grupo VI Se, S. Comparado ao silício amorfo, o cristal CIGS tem menos defeitos internos, desempenho mais estável e uma vida útil do módulo de até 25 anos. Durante o uso do módulo, o movimento dos íons de cobre pode reparar defeitos, de modo que o desempenho do módulo continuará a melhorar, o que contrasta com o efeito de decaimento fotoinduzido ou o efeito SW (Staebler Wronskieflect) do silício amorfo.
Orgânico
Nas células solares fotovoltaicas orgânicas (OPV), o meio de absorção do semicondutor orgânico é geralmente composto por uma mistura de materiais doadores e receptores. Os materiais doadores são bons em fornecer elétrons, absorver buracos e ter uma carga positiva após a mistura. Polímeros conjugados são materiais doadores típicos. O material receptor é bom para absorver elétrons e dar buracos, e tem uma carga negativa após a mistura. O fulereno (C60) é um material aceitador típico.
Excitons são pares de buracos de elétrons ligados, que são quase-partículas estimuladas. Depois de estimulados, os elétrons e os buracos se separam, mas os pares elétron-buraco ainda se atraem pela força eletrostática de Coulomb, que não podem ser completamente separados devido à ligação de Coulomb, formando éxcitons. Existem dois tipos de excitons, watts
Wannier Mottexcition e Frenkel exciton. Os excitons do modelo Varni existem em semicondutores de silício cristalino, onde os elétrons excitados na banda de condução e os buracos na banda de valência formam estados ligados, com uma força de Coulomb fraca de cerca de {{0}},01 eV. Excitons de Frenkel existem em materiais doadores em meio orgânico, e a força de Coulomb entre eles é forte, em torno de 0,3 eV