Boriss Poļakovs, LU Cietvielu fizikas instituts Saules baterijas Boriss Poļakovs, LU Cietvielu fizikas instituts Rīga 2011
Saules enerģija fotoni
Efektivitātes tabula
Saules bateriju (SB) paaudzes Pirmā paaudze: kristāliska silicija baterija izveidota uz vienas p-n parejas, parasti veidota uz Si veifera pamatnes (visaugstākā efektivitāte). Otrā paaudze: SB veidota izmantojot plānās p un n a-Si vai p-Si kārtiņas (efektivitāte ir zemāka, bet ražošanas izdevumi ir mazāki). Trešā paaudze: ļoti plaša saime, kuru definē ka SB, kurās neizmanto parasto p-n pareju, lai sadalītu lādiņnesējus. Pie trešās paaudzes pieder polimēra SB, fotoelektroķīmiskās SB, nanokristālu SB u.t.t.
Gaismas enerģijas pārveidošanas soļi 1. Gaismas absorbcija eksitons elektrons caurums 2. Eksitona sadalīšana 3. Elektronu un caurumu transports uz elektrodiem
Metāls – izolators - metāls
Šottki kontakts un heteropāreja
Klasiskā p-n saules baterija
1.paaudze: c-Si saules baterija Kristāliskā silicija SB Multikristāliskā silīcija SB
2. paaudze: a-Si saules baterijas
Enerģijas zudumi Fotons netika absorbēts Fotona enerģija pārāk liela Parējas enerģijas zudumi Kontakta zudumi Rekombinācija
Melnā silīcija SB melnais Si Plus 36-42%
Tandēma SB
Augstas efektivitātes SB Koncentratora SB Tandēma SB (h=39.3%)
Silīcija tandēma SB h=10.5% T.Soderstorm. Appl. Phys. Lett. 94, 063501 (2009)
CdS/CdTe un CIGS SB h=16.5% h=19.5%
Organiskās un trešās paaudzes SB Specifiskās problēmas: Plata aizliegta zona (2 eV) Liela eksitona saites energija Zema lādiņnesēju mobilitāte Īss eksitona difūzijas ceļš
Organiskās SB
Gretzela nanovadu SB M.LAW et al. Nat. Mater. 4, 455 (2005)
Cietās nanovadu SB η=2.3% R. Tena-Zaera et al, C. R. Chimie 9, 717 (2006)
Nanokristālu SB h=3% I.Gur et al. Science 310, 462 (2005)
A-Si lāzera kristalizācija Palielinot lāzera enerģiju amorfā silīcija plānā kārtiņa pārveidojas kristāliskajā: a-Si -> nc-Si -> mc-Si -> c-Si Kristalizācija Lādiņnesēju mobilitātes palielināšana Dopantu aktivācija a b c
Paldies par uzmanību!