Meklējumi pēc arvien pieaugošas saules enerģijas pārveidošanas efektivitātes ir noveduši pie pētījumiem, kas pārsniedz tradicionālos silīcija pn savienojuma saules baterijas. Viena no daudzsološām iespējām ir Šotki diožu saules baterijas, kas piedāvā unikālu pieeju gaismas absorbcijai un elektroenerģijas ražošanai.
Izpratne par pamatiem
Tradicionālās saules baterijas balstās uz pn krustojumu, kur satiekas pozitīvi uzlādēts (p-tipa) un negatīvi lādēts (n-tipa) pusvadītājs. Turpretim Šotkija diodes saules baterijas izmanto metāla-pusvadītāju savienojumu. Tas rada Šotkija barjeru, ko veido dažādi enerģijas līmeņi starp metālu un pusvadītāju. Gaisma, kas ietriecas šūnā, uzbudina elektronus, ļaujot tiem pārlēkt šo barjeru un veicināt elektrisko strāvu.
Šotkija diodes saules bateriju priekšrocības
Šotkija diodes saules baterijas piedāvā vairākas iespējamās priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām pn savienojuma baterijām:
Rentabla ražošana: Šotki šūnas parasti ir vienkāršāk ražot, salīdzinot ar pn savienojuma elementiem, kas, iespējams, samazina ražošanas izmaksas.
Uzlabota gaismas uztveršana: Metāla kontakts Šotkija šūnās var uzlabot gaismas uztveršanu šūnā, nodrošinot efektīvāku gaismas absorbciju.
Ātrāka uzlādes transportēšana: Šotkija barjera var atvieglot foto ģenerēto elektronu ātrāku kustību, potenciāli palielinot konversijas efektivitāti.
Materiālu izpēte Šotkija saules baterijām
Pētnieki aktīvi pēta dažādus materiālus izmantošanai Šotki saules baterijās:
Kadmija selenīds (CdSe): lai gan pašreizējām CdSe Šotkija šūnām ir neliela efektivitāte, kas ir aptuveni 0,72%, ražošanas metožu, piemēram, elektronu staru litogrāfijas, sasniegumi sola turpmākus uzlabojumus.
Niķeļa oksīds (NiO): NiO kalpo kā daudzsološs p-veida materiāls Šotkija šūnās, panākot efektivitāti līdz 5,2%. Tā plašās joslas atstarpes īpašības uzlabo gaismas absorbciju un vispārējo šūnu veiktspēju.
Gallija arsenīds (GaAs): GaAs Schottky šūnas ir pierādījušas efektivitāti, kas pārsniedz 22%. Tomēr, lai sasniegtu šo veiktspēju, ir nepieciešama rūpīgi izstrādāta metāla izolatora-pusvadītāja (MIS) struktūra ar precīzi kontrolētu oksīda slāni.
Izaicinājumi un nākotnes virzieni
Neskatoties uz to potenciālu, Šotkija diožu saules baterijas saskaras ar dažām problēmām:
Rekombinācija: elektronu caurumu pāru rekombinācija šūnā var ierobežot efektivitāti. Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai samazinātu šādus zaudējumus.
Barjeras augstuma optimizācija: Šotki barjeras augstums būtiski ietekmē efektivitāti. Ir ļoti svarīgi atrast optimālo līdzsvaru starp augstu barjeru efektīvai lādiņu atdalīšanai un zemu barjeru minimāliem enerģijas zudumiem.
Secinājums
Šotkija diodes saules baterijām ir milzīgs potenciāls, lai mainītu saules enerģijas pārveidošanu. To vienkāršākas ražošanas metodes, uzlabotas gaismas absorbcijas iespējas un ātrāki uzlādes transportēšanas mehānismi padara tos par daudzsološu tehnoloģiju. Tā kā pētījumi padziļinās materiālu optimizācijas un rekombinācijas mazināšanas stratēģijās, mēs varam sagaidīt, ka Schottky diodes saules baterijas kļūs par nozīmīgu spēlētāju tīras enerģijas ražošanas nākotnē.
Publicēšanas laiks: 13. jūnijs 2024