.jpg)
Besproken Onderwerpen
Overzicht
De Cellen van de multi-verbinding
Microcrystalline Silicium
Het Silicium van Nanocrystalline
Afgedrukt Silicium
Thin-film silicium (TF Si) photovoltaics is rond lange tijd geweest, maar door boomtijden tijdens een periode gegaan toen er niet genoeg kristallijn silicium was om de vraag door de PV industrie tevreden te stellen; TF het gebruik van Si over één-honderdste de hoeveelheid silicium door kristallijn silicium dat PV wordt gebruikt. Rijpst van de TFPV technologieën, TF Si geeft momenteel van ongeveer 43 percent van de markt TFPV rekenschap.
Maar nu het siliciumtekort over is, TF moet Si PV op zijn eigen verdiensten concurreren op een tijdstip waarop CIGS en CdTe PV biedend een dwingend alternatief. Dergelijke technologieën bieden de zelfde lichtgewicht en kleine vormfactor aan zoals TF Si maar met hogere omzettingsefficiency. CdTe heeft de laagste kosten-per-megawatt van alle technologieën TFPV. CIGS PV, anderzijds, biedt de hoogste efficiency van alle technologieën TFPV aan--20 percenten voor kampioenscellen.
Terwijl er sommige gebiedtoepassingen kunnen zijn waarin TF Si één of ander voordeel over de andere technologieën TFPV aanbiedt, kost slechts en/of zullen de de prestatiesverbeteringen het helpen op zijn marktaandeel houden. NanoMarkets verdenkt deze verbeteringen, als zij bij allen, zullen aankomen door veranderingen in de absorptievatlaag komen. Wij geloven dat er vier specifieke technische richtingen zijn waaruit deze verbeteringen zouden kunnen te voorschijn komen: multi-verbindings cellen, cellen die micro-silicium materialen, cellen gebruiken die nanocrystallinesilicium en afgedrukt silicium gebruiken.
Vandaag, is het meeste TF Si PV gebaseerd op amorf silicium (a-Si). Één reden voor de lage efficiency van a-Si PV is zijn bandgap, die in de waaier van 1.7-1.9 eV is--hoger dan ideaal voor een enig-verbindingscel. Maar a-Si lijdt ook aan het Effect staebler-Wronski (van s-w), dat significante degradatie in de machtsoutput van de cel wanneer blootgesteld aan de zon, op de orde van 15 percenten aan 35 percenten veroorzaakt. Terwijl het maken van de lagen kan de verdunner het effect van het Effect verminderen s-w door de elektrisch veld sterkte over het materiaal te verhogen, zou het resultaat ook een vermindering van lichtabsorptie en van de (reeds lage) efficiency van de cel betekenen.
Om zich tegen deze gevolgen te verzetten, zijn verscheidene a-SiPV firma's begonnen multi-verbindingscellen tot drievoudige verbinding als manier te vervaardigen om a-SiPV prestaties op te voeren. Elkaar het Stapelen van dunne lagen bovenop om multi-verbindingscellen te vormen verbetert prestaties op verscheidene tellingen. Deze lagen zijn minder vatbaar voor het effect s-w en hoge bandgap van a-Si in de hoogste cel laat een groot deel door van licht dat aan de volgende onderliggende cel, de onderliggende cel toestaat, die typisch a-SiGe gebruikt om zijn bandgap te verminderen, om significante stroom te produceren.
Deze benadering vertegenwoordigt een significante verbetering over een eenvoudige cel a-Si, maar er zijn ook nadelen. Specifiek, voegt de multi-verbindingsbenadering kosten op (minstens) twee manieren toe. Eerst zijn er de extra kosten van het germanium voor het legeren. Dan, meer beduidend, is er de verhoogde ingewikkeldheid van de cel die meer kosten toevoegt en opbrengsten vermindert. De cellen van de multi-Verbinding van deze soort kunnen de omzettingsefficiency van a-Si aan ongeveer 12 percenten in kampioenscellen of 10 percenten voor in massa geproduceerde, commerciële cellen opvoeren. Maar er is verminderend marginaal nut in deze benadering, niet alleen in geldtermen maar ook in termen van prestaties, aangezien elke opeenvolgende verbinding minder aan de algemene prestaties van de cel toevoegt.
Terwijl een multi-verbindingsTF structuur die van Si PV legering a-SiGe voor de onderliggende cellen gebruikt een veelgevraagde prestatiesverhoging verstrekt, kan een gelijkaardige verhoging aan lagere kosten worden verkregen door microcrystalline silicium (µc-Si) als lager absorptievat te gebruiken. Bandgap van µc-Si is eV ongeveer 1.1, gelijkend op dat van bulkCSI en een goede aanvulling als bodemabsorptievat aan een hoogste absorptievat a-Si. Het Gebruiken van µc-Si combineert de stabiele, hogere efficiency van CSI technologie met de eenvoudigere en goedkopere technologie van het groot-gebiedsdeposito verbonden aan amorf silicium. Bovendien gebruikt µc-Si zeer gelijkaardige verwerking aan a-Si en de cellen µc-Si kunnen op identieke apparatuur aan dat worden vervaardigd gebruikt voor a-Si.
Dit betekent dat er geen behoefte aan een belangrijke omschakeling in productieinfrastructuur zou zijn als een firma van conventioneel a-Si naar een product µc-Si verschuift. En de waarschijnlijkheid is dat de celmakers die verandering kunnen willen aanbrengen aangezien µc-Si robuuster kan zijn dan cellen a-Si en omdat, op zijn minst volgens één bedrijf, µc-Si een verhoging van macht over conventionele a-SiPV cellen kan aanbieden.
Natuurlijk, zoals gebruikelijk, komt niets zonder kosten. De hoofdthema's voor µc-Si vanuit een technologiegezichtspunt zijn controle van de de morfologie en groottedistributie van gedeponeerd µc-Si. Om Het Even Welke veranderingen in de groottedistributie of het evenwicht tussen kristallijne en amorfe samenstelling zullen de eigenschappen van de film en vandaar de efficiency van de cel veranderen. Omdat dit procesvenster zeer klein is, zijn de geavanceerde die productietechnieken en de procesbeheersingsprocedures van de halfgeleider en vertonings verwerkende industrie worden geleend zeer belangrijk aan succes met cellen µc-Si en natuurlijk voegt dit kosten toe.
Terwijl de multi-verbindingscellen en de cellen µc-Si vrij gevestigde technologie zijn, een speculatievere benadering van het verbeteren van de prestaties van TF de cellen van Si PV is de grootte van de siliciumdeeltjes aan de nano schaal, een natuurlijke uitbreiding voorbij µc-Si te krimpen. Specifiek, houdt het nanocrystallinesilicium (nc-Si) potentieel voor verbeteringen voorbij die uitvoerbaar met µc-Si omdat onder ongeveer 100 NM in diameter de eigenschappen van siliciumkristallen beginnen te veranderen. Bij zeer kleine grootte, worden rond 5 NM of zo, nanoparticles „quantumpunten.“
Behoorlijk Voorbereid, kunnen de silicium quantumpunten meer dan één exciton op absorptie van een high-energy foton produceren. De Conventionele absorptievaten produceren slechts één exciton en om het even welke bovenmatige fotonenergie leidt enkel tot hitte. De Veelvoudige exciton generatie (MEG) is de eigenschap die nanosilicon PV kon toestaan om opmerkelijke efficiency te bereiken--50 percenten wordt gesproken over als bereikbaar doel. Dergelijke efficiency zou fundamenteel het waardevoorstel van PV veranderen, maar niemand verwacht dat hen verschijnen in een commercieel product vele jaren.
Voorbij nanocrystalline is het silicium siliciuminkt voor druk, een natuurlijke uitbreiding van het gebruiken van nc-Si, dat vrij gemakkelijk in inkt kan worden omgezet.
Welke drukaanbiedingen een vervaardigingsbenadering is die dan conventionelere benaderingen veel minder duur is. De Huidige depositomethodes zoals CVD, laserdeposito, en plasmamethodes, zijn duur, vereisend luchtledige kamers, hoge energieën en temperaturen, en zij zijn vaak inefficiënt in termen van materieel gebruik.
De Druk van silicium poogt meesten of elk van deze kwesties te elimineren die, die kosten drukken evenals een grotere verscheidenheid van substraten en toepassingen de toelaten. Een Ander zeer belangrijk die voordeel van de siliciuminkt, in het bijzonder de met nanocrystals worden gemaakt, is dat het mogelijk is om de samenstelling en groottedistributie van nanocrystals in de inkt te maken om de prestaties van de afgedrukte films te optimaliseren. Het Variëren van de samenstelling van inktdeeltjes kan de cel toelaten om een breder spectrum van licht met één enkele film te absorberen in vergelijking met de veelvoudige verbindingen noodzakelijk met traditionele krachtige a-SiPV cellen. Maar deze voordelen, terwijl significant, zijn nog niet de nadruk van afgedrukt silicium PV. Voor nu, het doel is gelijkaardige prestaties aan conventioneel gedeponeerd silicium te verkrijgen terwijl het ingaan van een nieuw koninkrijk van scalability en kostenvermindering. En het afgedrukte silicium PV heeft ver. Om Te Beginnen is de functionele druk van alle soorten moeilijker uit te voeren dan de handboeken voorstellen.
Of dit alles genoeg „sparen“ dunne filmsilicium in een era van siliciumovervloed is staat te bezien. Nochtans, is er weinig twijfel dat het silicium PV nog een belangrijk deel van de TF PV markt vele, jaren aan gekomen hoewel de gemiddelde siliciumcel spoedig structuren en chemie zal hebben die niets voorbij als de cellen a-Si van jaren kijken, zoals die gebruikt in zakcalculators zal zijn.
Bron: Hoe de Verbeteringen in Thin-Film Silicium PV het in de Markt Levend zullen Houden
Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve NanoMarkets