Күн энергиясын түрлендірудегі үнемі өсіп келе жатқан тиімділікке ұмтылу дәстүрлі кремний негізіндегі pn қосылысы күн ұяшықтарынан тыс барлауларға әкелді. Бір перспективалы даңғыл жарықты сіңіруге және электр энергиясын өндіруге бірегей тәсілді ұсынатын Шоттки диодты күн батареяларында жатыр.
Негіздерді түсіну
Дәстүрлі күн батареялары оң зарядталған (p-типті) және теріс зарядталған (n-типті) жартылай өткізгіштің түйісетін pn-өткізуге сүйенеді. Керісінше, Шоттки диодты күн батареялары металл-жартылай өткізгіш түйісуін пайдаланады. Бұл метал мен жартылай өткізгіш арасындағы әртүрлі энергия деңгейлері арқылы қалыптасқан Шоттки тосқауылын жасайды. Жасушаға түсетін жарық электрондарды қоздырады, бұл оларға осы кедергіден өтуге және электр тогының пайда болуына мүмкіндік береді.
Шоттки диодты күн батареяларының артықшылықтары
Schottky диодты күн батареялары дәстүрлі pn түйісетін ұяшықтарға қарағанда бірнеше ықтимал артықшылықтарды ұсынады:
Үнемді өндіріс: Шоттки жасушалары әдетте pn түйісетін ұяшықтармен салыстырғанда қарапайым, бұл өндіріс шығындарының төмендеуіне әкелуі мүмкін.
Жетілдірілген жарық түсіру: Шоттки ұяшықтарындағы металл контактісі жасуша ішіндегі жарықты ұстауды жақсартып, жарықты тиімдірек сіңіруге мүмкіндік береді.
Жылдам зарядты тасымалдау: Шоттки тосқауылы фото-генерацияланған электрондардың жылдам қозғалысын жеңілдетіп, конверсия тиімділігін арттыруы мүмкін.
Schottky күн батареялары үшін материалды зерттеу
Зерттеушілер Шоттки күн батареяларында қолдану үшін әртүрлі материалдарды белсенді түрде зерттеп жатыр:
Кадмий селениді (CdSe): Қазіргі CdSe Schottky жасушалары 0,72% шамасында қарапайым тиімділікті көрсеткенімен, электронды-сәулелік литография сияқты өндіріс техникасындағы жетістіктер болашақ жақсартуларға уәде береді.
Никель оксиді (NiO): NiO 5,2% дейін тиімділікке қол жеткізе отырып, Шоттки жасушаларында перспективалы p-типті материал ретінде қызмет етеді. Оның кең диапазондық қасиеттері жарықты сіңіруді және жасушаның жалпы жұмысын жақсартады.
Галлий арсениді (GaAs): GaAs Шоттки жасушалары 22%-дан асатын тиімділікті көрсетті. Дегенмен, бұл өнімділікке жету үшін дәл басқарылатын оксид қабаты бар мұқият құрастырылған металл-оқшаулағыш-жартылай өткізгіш (MIS) құрылымы қажет.
Қиындықтар мен болашақ бағдарлар
Шоттки диодты күн батареялары өздерінің әлеуетіне қарамастан, кейбір қиындықтарға тап болады:
Рекомбинация: жасуша ішіндегі электронды-тесік жұптарының рекомбинациясы тиімділікті шектей алады. Мұндай шығындарды азайту үшін қосымша зерттеулер қажет.
Кедергі биіктігін оңтайландыру: Шоттки тосқауылының биіктігі тиімділікке айтарлықтай әсер етеді. Зарядты тиімді бөлуге арналған жоғары кедергі мен энергияның минималды жоғалуына арналған төмен кедергі арасындағы оңтайлы тепе-теңдікті табу өте маңызды.
Қорытынды
Шоттки диодты күн батареялары күн энергиясын түрлендіруде төңкеріс жасау үшін үлкен әлеуетке ие. Оларды жасаудың қарапайым әдістері, жақсартылған жарық сіңіру мүмкіндіктері және зарядты тасымалдаудың жылдам механизмдері оларды перспективалы технологияға айналдырады. Зерттеу материалды оңтайландыру және рекомбинацияны азайту стратегияларын тереңірек зерттей отырып, біз Schottky диодты күн батареяларының таза энергия өндіруде маңызды ойыншы ретінде пайда болатынын көреміз.
Хабарлама уақыты: 13 маусым 2024 ж