Klassifizierung von Solarbatterien: Solarbatterien
Die Entwicklung von Solarbatterien wird in drei Generationen unterteilt. Die erste Generation wird durch monokristallines Silizium und polykristallines Silizium als Siliziumkristall-Solarbatterien repräsentiert. Die erste Generation der Solarbatterietechnologie mit kristallinem Silizium als Material wurde entwickelt und ist am weitesten verbreitet. Doch die hohen Rohstoffanforderungen der monokristallinen Silizium-Solarbatterien und der komplexe Produktionsprozess der polykristallinen Silizium-Solarbatterien sowie andere Nachteile veranlassten die Forschung und Entwicklung der zweiten Generation von Dünnschicht- Solarbatterien, darunter Cadmiumtellurid (CdTe), Galliumarsenid (GaAs) und Kupfer-Indium-Gallium-Selenid-Verbindungen (CIGS), die als Vertreter der Solarbatterien zu einem Forschungsschwerpunkt wurden. Im Vergleich zu kristallinen Siliziumzellen benötigen Dünnschicht-Solarbatterien weniger Material und sind leichter in großem Maßstab herzustellen, weshalb sie Vorteile bei der Kostensenkung zeigen und ihre Effizienz sich allmählich verbessert. Die dritte Generation basiert auf hocheffizienter, grüner und fortschrittlicher Nanotechnologie neuer Solarbatterien, wie farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSCs), Calciumtitanat-Solarzellen (PSCs) und Quantenpunkt-Solarzellen (QDSCs) und so weiter. Derzeit haben alle Arten von Solarbatterien große Fortschritte gemacht und bilden ein Entwicklungsbild von Solarbatterien, das auf kristallinen Silizium-Solarbatterien basiert, Dünnschicht-Solarbatterien als Entwicklungsobjekt und DSSCs, PSCs sowie QDSCs als Spitzenforschung.
1. Die erste Art von Solarbatterien
1.1 Monokristalline Silizium-Solarbatterien
Monokristallines Silizium ist die ausgereifteste und stabilste Art von Solarbatterien unter allen kristallinen Silizium-Solarbatterien hinsichtlich Herstellungsprozess und Technologie. Theoretisch liegt die beste Bandlücke des photovoltaischen Reaktionsmaterials bei etwa 1,4 eV, und die Bandlücke von monokristallinem Silizium beträgt 1,12 eV, was das einzelne Material ist, das der besten bekannten Bandlücke in der Natur am nächsten kommt. Monokristalline Silizium-Solarbatterien werden hauptsächlich durch Waferreinigung und Faserherstellung, Diffusionsübergangserzeugung, Kantätzung, Entphosphorisierung von Siliziumglas, Herstellung von Antireflexionsschichten, Elektrodenherstellung, Sintern usw. hergestellt. Nach jahrelanger Entwicklung wurden der Herstellungsprozess und die Effizienz monokristalliner Silizium-Solarbatterien stark verbessert und optimiert. Mit ihrer hohen Effizienz und Stabilität dominieren monokristalline Silizium-Solarbatterien die Photovoltaikindustrie und werden dies noch lange tun.
Allerdings muss die Reinheit des Siliziummaterials für Siliziumbatterien 99,9999 % erreichen, was den Preis von monokristallinem Silizium hoch hält. Zudem erschwert der komplexe Herstellungsprozess eine großflächige Verbreitung. Daher sollte die zukünftige Entwicklung monokristalliner Silizium-Solarbatterien vor allem darauf abzielen, den Produktionsprozess und die erforderliche Siliziumreinigung zu vereinfachen, um die Produktionskosten zu senken und die Verbreitung zu beschleunigen.
1.2 Polykristalline Silizium-Solarbatterien
Im Vergleich zu monokristallinen Silizium-Solarbatterien benötigen polykristalline Silizium-Solarbatterien eine geringere Reinheit der Rohstoffe und haben einen größeren Rohstoffspielraum, weshalb die Kosten deutlich niedriger sind als bei monokristallinen Silizium-Solarbatterien. Polykristalline Silizium-Solarbatterien werden ebenfalls durch verschiedene Verfahren hergestellt, wie das Siemens-Verfahren, Silan-Verfahren, Wirbelschichtverfahren, Natriumreduktionsverfahren, gerichtete Erstarrung, Vakuumverdampfung und andere. Auch monokristalline Silizium-Verarbeitungstechniken wie Ätzen von Emissionsübergängen, Metallabsorption, Ätzen von Flussmitteln, Oberflächen- und Körperpassivierung sowie Verfeinerung von Metallgate-Elektroden sind anwendbar.
Im Vergleich zu monokristallinen Silizium-Solarbatterien haben polykristalline Silizium-Solarbatterien den Vorteil geringerer Rohstoffanforderungen, insbesondere sind die Herstellungskosten niedriger. Allerdings haben sie auch Nachteile, wie mehr Gitterdefekte, die zu einer geringeren Umwandlungseffizienz führen als bei monokristallinen Silizium-Solarbatterien. Daher sollte die Forschung bei polykristallinen Silizium-Solarbatterien darauf abzielen, den Produktionsprozess zu verbessern und Defekte zu reduzieren, um die Qualität der Wafer zu erhöhen. Außerdem sollte der Herstellungsprozess vereinfacht werden, um die Produktionskosten weiter zu senken und die Entwicklung polykristalliner Silizium-Solarbatterien zu beschleunigen.
