Püüdlus päikeseenergia muundamisel üha suurema tõhususe poole on viinud traditsioonilistest ränipõhistest pn-ühendusega päikesepatareidest kaugemale. Üks paljutõotav tee on Schottky dioodiga päikesepatareid, mis pakuvad ainulaadset lähenemist valguse neeldumisele ja elektrienergia tootmisele.
Põhialuste mõistmine
Traditsioonilised päikesepatareid toetuvad pn-siirtele, kus kohtuvad positiivselt laetud (p-tüüpi) ja negatiivselt laetud (n-tüüpi) pooljuht. Seevastu Schottky dioodiga päikesepatareid kasutavad metall-pooljuhtühendust. See loob Schottky barjääri, mille moodustavad metalli ja pooljuhi vahelised erinevad energiatasemed. Rakku lööv valgus ergastab elektrone, võimaldades neil seda barjääri hüpata ja anda elektrivoolule panuse.
Schottky dioodiga päikesepatareide eelised
Schottky dioodiga päikesepatareid pakuvad traditsiooniliste pn-siirdeelementide ees mitmeid potentsiaalseid eeliseid:
Kulusäästlik tootmine: Schottky rakke on üldiselt lihtsam valmistada võrreldes pn-siirdeelementidega, mis võib viia tootmiskulude vähenemiseni.
Täiustatud valguse püüdmine: Schottky rakkude metallkontakt võib parandada valguse püüdmist rakus, võimaldades tõhusamat valguse neeldumist.
Kiirem laadimistransport: Schottky barjäär võib hõlbustada fotoga genereeritud elektronide kiiremat liikumist, suurendades potentsiaalselt muundamise efektiivsust.
Materjalide uurimine Schottky päikesepatareide jaoks
Teadlased uurivad aktiivselt mitmesuguseid Schottky päikesepatareides kasutatavaid materjale:
Kaadmiumseleniid (CdSe): kuigi praeguste CdSe Schottky rakkude efektiivsus on tagasihoidlik, umbes 0,72%, siis tootmistehnikate, nagu elektronkiire litograafia, edusammud pakuvad paljutõotust tulevaste täiustuste jaoks.
Nikkeloksiid (NiO): NiO toimib Schottky rakkudes paljulubava p-tüüpi materjalina, saavutades kuni 5,2% efektiivsuse. Selle laia ribalaiuse omadused suurendavad valguse neeldumist ja üldist raku jõudlust.
Galliumarseniid (GaAs): GaAs Schottky rakkude efektiivsus on üle 22%. Selle jõudluse saavutamiseks on aga vaja hoolikalt kavandatud metall-isolaator-pooljuht (MIS) struktuuri koos täpselt kontrollitud oksiidikihiga.
Väljakutsed ja tulevikusuunad
Vaatamata oma potentsiaalile seisavad Schottky dioodiga päikesepatareid ees mõned väljakutsed:
Rekombinatsioon: elektron-augu paaride rekombinatsioon rakus võib tõhusust piirata. Selliste kadude minimeerimiseks on vaja täiendavaid uuringuid.
Tõkke kõrguse optimeerimine: Schottky tõkke kõrgus mõjutab oluliselt tõhusust. Ülioluline on leida optimaalne tasakaal tõhusa laengu eraldamise kõrge barjääri ja minimaalse energiakao jaoks madala barjääri vahel.
Järeldus
Schottky dioodiga päikesepatareidel on tohutu potentsiaal päikeseenergia muundamiseks. Nende lihtsamad valmistamismeetodid, täiustatud valguse neeldumisvõime ja kiiremad laadimismehhanismid muudavad need paljulubavaks tehnoloogiaks. Kuna teadusuuringud süvenevad materjalide optimeerimise ja rekombinatsiooni leevendamise strateegiatesse, võime eeldada, et Schottky dioodiga päikesepatareid tõusevad puhta energia tootmise tulevikus oluliseks tegijaks.
Postitusaeg: 13. juuni 2024