Klassifizierung von Solarbatterien – der zweite Typ von Solarbatterien

1. Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Solarbatterien

CdTe ist ein Verbindungshalbleiter mit Eg von 1,45 eV. CdTe hat sich aufgrund seiner hohen Lichtabsorptionsfähigkeit und der großflächigen Abscheidung von CdTe-Filmen zu einem neuen Typ von Dünnschicht-Solarbatteriematerial mit guten Anwendungsaussichten entwickelt. Aufgrund des Selbstkompensationseffekts von CdTe ist es jedoch schwierig, einen Homojunction-Akku mit hoher Leitfähigkeit herzustellen, weshalb es sich bei den eigentlichen Batterien meist um Heterojunction-Dünnschichtbatterien handelt. CDs und CdTe unterscheiden sich kaum in den Gitterkonstanten und sind normalerweise die besten Fenstermaterialien für CdTe-Dünnschichtbatterien. Die Herstellungsmethoden für CdTe-Dünnfilme umfassen hauptsächlich Flüssigphasenepitaxie (LPE), Nahraumsublimation, Dampftransportabscheidung, Sputtern, elektrochemische Abscheidung und thermische Sprühzersetzung.
Die hohe Effizienz des CdTe-Dünnfilms Solarbatterien Dadurch nehmen sie einen gewissen Anteil am Photovoltaikmarkt ein, und CdTe-Dünnschicht-Solarbatterien können Flexibilität und Transparenz erreichen, was ihre Anwendungsaussichten in der Automobil- und Bauindustrie erhöht. Allerdings sind sowohl Cd als auch Te giftige Elemente, die die Förderung und Anwendung von CdTe-Dünnschicht-Solarbatterien in gewissem Maße einschränken. Daher sollte der Schwerpunkt künftiger Forschung darauf liegen, den Gehalt an toxischen Elementen zu reduzieren und gleichzeitig die Effizienz zu verbessern oder die Stabilität der Batterie selbst zu verbessern und das Risiko des Austretens toxischer Elemente zu verringern.

2. GaAs-Dünnschicht-Solarbatterien

GaAs ist ein Verbindungshalbleitermaterial der Gruppe III–V mit direkter Bandlücke (Eg=1,43 eV). Die Herstellungsmethoden für GaAs-Dünnschicht-Solarbatterien umfassen Diffusionsverfahren, LPE, metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) usw.
GaAs-Dünnschicht-Solarbatterien haben viele Vorteile, wie z. B. eine hohe Umwandlungseffizienz, gute Strahlungsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit, und können zu Heterosubstrat-Solarbatterien und Mehrfach-Solarbatterien verarbeitet werden, was die Anwendungsaussichten von GaAs-Solarbatterien erhöht Batterien in der Luft- und Raumfahrt. Allerdings sind die Produktionskosten von GaAs-Dünnschichtbatterien zu hoch und die toxischen Eigenschaften von As schränken den Einsatz solcher Batterien im zivilen Bereich ein. Daher sollte der Schwerpunkt zukünftiger Forschung darauf liegen, den Batterieherstellungsprozess zu vereinfachen und reichlich vorhandene und ungiftige Elemente zu finden, um das As-Element zu ersetzen, um den Anwendungsbereich dieser Art von Solarbatterie zu erweitern.

3. Kupfer-Indium-Galliumselenid-Dünnschicht-Solarbatterien

CIGS-Dünnschicht-Solarbatterien werden aus Kupfer-Indium-Selenid-Dünnschicht-Solarbatterien (CIS) hergestellt, indem ein Teil des Indiums (In) durch das Ga-Element ersetzt wird. Die typische Struktur von CIGS-Dünnschicht-Solarbatterien ist TCO/ZnO/CdS/CIGS/Rückelektrode/Substrat. Die wichtigsten Herstellungsmethoden für CIGS-Dünnschicht-Solarbatterien sind Sputtern, MOCVD, Flüssigkeitssprühen, Sprühpyrolyse, Siebdruck und Elektroabscheidung.
CIGS-Dünnschicht-Solarbatterien haben die Vorteile eines hohen Wirkungsgrads, einer langen Lebensdauer, keinen Photodegradationseffekt und können auf flexiblen Polymer- und Metallsubstraten abgeschieden werden. CIGS-Dünnschicht-Solarbatterien haben jedoch auch einige Nachteile, wie z. B. viele synthetische Materialien, einen komplexen Syntheseprozess sowie seltene Elemente In und giftige Elemente Cd in den synthetischen Materialien, die nicht nur die Batteriekosten zu hoch machen, sondern auch schwerwiegende Umweltbelastungen verursachen Verschmutzung. Um die Nachteile seltener oder giftiger Elemente auszugleichen, werden kostengünstiges Zn und Sn anstelle des teuren In und Ga verwendet, um Cu2ZnSn(S, Se)4(CZTSSe)-Dünnschicht-Solarbatterien ähnlich wie CIGS-Batterien zu erhalten. CZTSSe-Dünnschicht-Solarbatterien sind nicht nur umweltfreundlich, sondern CZTSSe ist auch ein Material mit direkter Bandlücke und einem großen Absorptionskoeffizienten. Daher kann durch die Reduzierung der Dicke der Dünnschichtbatterie die Anzahl der verwendeten Materialien reduziert werden, wodurch die Gesamtkosten dieses Batterietyps gesenkt werden.