1. Baterías solares de película delgada de telururo de cadmio
CdTe es un semiconductor compuesto con una banda prohibida (Eg) de 1.45 eV. CdTe se ha convertido en un nuevo tipo de material para baterías solares de película delgada con buenas perspectivas de aplicación debido a su alta capacidad de absorción de luz y la deposición a gran escala de películas de CdTe. Sin embargo, debido al efecto de auto-compensación del CdTe, es difícil preparar una homounión de alta conductividad, por lo que las baterías reales son en su mayoría baterías de película delgada con heterounión. Los CDs y el CdTe tienen poca diferencia en las constantes de red y suelen ser los mejores materiales para ventana usados en baterías solares de película delgada de CdTe. Los métodos de preparación de las películas delgadas de CdTe incluyen principalmente epitaxia en fase líquida (LPE), sublimación en espacio cercano, deposición por transporte de vapor, sputtering, deposición electroquímica y descomposición térmica por pulverización.
La alta eficiencia de las baterías solares de película delgada de CdTe les permite ocupar una cuota en el mercado fotovoltaico, y las baterías solares de película delgada de CdTe pueden lograr flexibilidad y transparencia, lo que aumenta sus perspectivas de aplicación en las industrias automotriz y de la construcción. Sin embargo, tanto el Cd como el Te son elementos tóxicos, lo que limita en cierta medida la promoción y aplicación de las baterías solares de película delgada de CdTe. Por lo tanto, el enfoque de la investigación futura debería ser reducir el contenido de elementos tóxicos mientras se mejora la eficiencia o mejorar la estabilidad de la batería en sí y reducir el riesgo de fuga de elementos tóxicos.
2. Baterías solares de película delgada de GaAs
GaAs es un material semiconductor compuesto del grupo III-V con banda prohibida directa (Eg=1.43 eV). Los métodos de preparación de las baterías solares de película delgada de GaAs han pasado por el método de difusión, LPE, deposición química de vapor metal-orgánica (MOCVD), entre otros.
Las baterías solares de película delgada de GaAs tienen muchas ventajas, como alta eficiencia de conversión, buena resistencia a la radiación y alta resistencia a temperaturas elevadas, y pueden fabricarse como baterías solares con heterosustrato y baterías solares de múltiples uniones, lo que aumenta las perspectivas de aplicación de las baterías solares de GaAs en la industria aeroespacial. Sin embargo, el costo de producción de las baterías de película delgada de GaAs es demasiado alto y las propiedades tóxicas del As limitan la aplicación de estas baterías en el ámbito civil. Por lo tanto, el enfoque de la investigación futura debería ser simplificar el proceso de fabricación de la batería y encontrar elementos abundantes y no tóxicos para reemplazar el elemento As, con el fin de ampliar el espacio de aplicación de este tipo de batería solar.
3. Baterías solares de película delgada de seleniuro de cobre, indio y galio
Las baterías solares de película delgada CIGS están hechas de baterías solares de película delgada de seleniuro de cobre e indio (CIS) reemplazando parte del indio (In) con el elemento Ga. La estructura típica de las baterías solares de película delgada CIGS es TCO/ZnO/CdS/CIGS/electrodo trasero/sustrato. Los principales métodos de preparación de las baterías solares de película delgada CIGS son sputtering, MOCVD, pulverización líquida, pirólisis por pulverización, serigrafía y electrodeposición.
Las baterías solares de película delgada CIGS tienen las ventajas de alta eficiencia, larga vida útil, sin efecto de fotodegradación y pueden depositarse sobre sustratos flexibles de polímero y metal. Sin embargo, las baterías solares de película delgada CIGS también tienen algunas desventajas, como muchos materiales sintéticos, proceso de síntesis complejo y elementos raros In y tóxicos Cd en los materiales sintéticos, lo que no solo hace que el costo de la batería sea muy alto sino que también causa una grave contaminación ambiental. Para superar las desventajas de los elementos raros o tóxicos, se utilizan Zn y Sn económicos para reemplazar el costoso In y Ga y obtener baterías solares de película delgada Cu2ZnSn(S, Se)4 (CZTSSe) similares a las baterías CIGS. Las baterías solares de película delgada CZTSSe no solo son ecológicas, sino que CZTSSe es un material de banda prohibida directa con un gran coeficiente de absorción. Por lo tanto, al reducir el grosor de la batería de película delgada, se puede reducir la cantidad de materiales usados, disminuyendo así el costo total de este tipo de batería.
