Clasificación de baterías solares: Baterías solares
El desarrollo de las baterías solares se divide en tres generaciones. La primera generación está representada por el silicio monocristalino y el silicio policristalino como baterías solares de cristal de silicio. La primera generación de tecnología de baterías solares con silicio cristalino como material ha sido desarrollada y es la más utilizada. Pero los altos requisitos de materia prima del silicio monocristalino y el complejo proceso de producción de las baterías solares de silicio policristalino, entre otras desventajas, impulsaron a iniciar la investigación y desarrollo de la segunda generación de baterías solares de película delgada baterías solares, incluyendo el telururo de cadmio (CdTe), arseniuro de galio (GaAs) y compuestos de seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) como representantes de baterías solares que comenzaron a ser un foco de investigación. En comparación con las baterías de silicio cristalino, las baterías solares de película delgada requieren menos material y son más fáciles de producir a gran escala, por lo que muestran ventajas en la reducción de costos y su eficiencia va mejorando gradualmente. La tercera generación se basa en la alta eficiencia, tecnología verde y avanzada de nanomateriales de nuevas baterías solares, como las baterías solares sensibilizadas por colorante (DSSCs), baterías solares de titanito de calcio (PSCs) y baterías solares de puntos cuánticos (QDSCs), entre otras. Actualmente, todo tipo de baterías solares han tenido un gran desarrollo, formando un patrón de desarrollo de baterías solares basado en baterías solares de silicio cristalino, con baterías solares de película delgada como objeto de desarrollo, y DSSCs, PSCs y QDSCs como la vanguardia.
1. El primer tipo de baterías solares
1.1 Baterías solares de silicio monocristalino
El silicio monocristalino es el tipo de batería solar más maduro y estable entre todas las baterías solares de silicio cristalino en términos de proceso de fabricación y tecnología. Teóricamente, la mejor banda prohibida para el material de respuesta fotovoltaica está alrededor de 1.4 eV, y la banda prohibida del silicio monocristalino es de 1.12 eV, siendo el material único más cercano a la mejor banda prohibida conocida en la naturaleza. Las baterías solares de silicio monocristalino se preparan principalmente mediante limpieza de obleas y fabricación de fieltro, creación de unión por difusión, grabado de bordes, desfosforación del vidrio de silicio, preparación de película antirreflectante, fabricación de electrodos, sinterización, entre otros. Tras años de desarrollo, el proceso de fabricación y la eficiencia de las baterías solares de silicio monocristalino han mejorado y aumentado considerablemente. Con su alta eficiencia y estabilidad, las baterías solares de silicio monocristalino dominan la industria fotovoltaica y lo seguirán haciendo por mucho tiempo.
Sin embargo, la pureza del material de silicio requerida para las baterías de silicio debe alcanzar el 99.9999%, lo que mantiene alto el precio del silicio monocristalino; además, el complejo proceso de fabricación también dificulta su promoción a gran escala. Por lo tanto, en el desarrollo posterior de las baterías solares de silicio monocristalino, la dirección principal debe ser simplificar el proceso de producción y el proceso de purificación del material de silicio requerido para reducir el costo de producción de las baterías solares de silicio monocristalino y acelerar su proceso de popularización.
1.2 Baterías solares de silicio policristalino
En comparación con las baterías solares de silicio monocristalino, las baterías solares de silicio policristalino requieren menor pureza de materia prima y un rango más amplio de materias primas, por lo que su costo es mucho menor que el de las baterías solares de silicio monocristalino. Las baterías solares de silicio policristalino también se preparan mediante diversos métodos, como el método Siemens, método de silano, método de lecho fluidizado, método de reducción con sodio, método de solidificación direccional, método de evaporación al vacío, entre otros. También se aplican técnicas de procesamiento del silicio monocristalino como grabado de unión de emisión, absorción metálica, grabado de flujo, pasivación superficial y corporal, y refinamiento de electrodos de puerta metálica.
En comparación con las baterías solares de silicio monocristalino, las baterías solares de silicio policristalino tienen la ventaja de menores requisitos de materia prima, especialmente porque el costo de fabricación es menor. Sin embargo, también tienen sus desventajas, como más defectos en la red cristalina que resultan en una eficiencia de conversión menor que la de las baterías solares de silicio monocristalino. Por lo tanto, para las baterías solares de polisilicio, la investigación debe centrarse en mejorar el proceso de producción del polisilicio y reducir los defectos en dicho proceso para mejorar la calidad original de las obleas. Además, el proceso de fabricación de las baterías solares de polisilicio debe simplificarse para reducir aún más el costo de producción y acelerar el desarrollo de las baterías solares de polisilicio.
