Войти
Фотоэлементы третьего поколения - это солнечные элементы, которые потенциально способны преодолеть Предел Шокли – Кайссера КПД 31–41% для одинарных запрещенных солнечных элементов. Это включает в себя ряд альтернатив ячейкам, сделанным из полупроводниковых p-n-переходов («первое поколение») и тонкопленочных элементов («второе поколение»). Обычные системы третьего поколения включают многослойные («тандемные») элементы, изготовленные из аморфного кремния или арсенида галлия, в то время как более теоретические разработки включают преобразование частоты (т. Е. Изменение частот света которые элемент не может использовать для освещения частот, которые может использовать элемент - таким образом, производя больше энергии), эффекты горячих носителей и другие методы выброса нескольких несущих.
Новые фотоэлектрические элементы включают:
Достижения в исследованиях перовскитных ячеек, в частности, привлекли огромное внимание общественности, поскольку эффективность их исследований недавно выросла более чем на 20 процентов. Они также предлагают широкий спектр недорогих приложений. Кроме того, в другой новой технологии, фотоэлектрические концентраторы (CPV), используются высокоэффективные многопереходные солнечные элементы в сочетании с оптическими линзами и системой слежения.
Солнечные элементы можно рассматривать как видимый свет аналоги радиоприемников. Ресивер состоит из трех основных частей; антенна, которая преобразует радиоволны (свет) в волновые движения электронов в материале антенны, электронный клапан, который улавливает электроны, когда они вылетают из конца антенны, и тюнер, который усиливает электроны выбранной частоты. Можно построить солнечный элемент, идентичный радиоприемнику, систему, известную как оптическая ректенна, но до настоящего времени это не было практичным.
Большую часть рынка солнечной электроэнергии составляют устройства на основе кремния. В кремниевых элементах кремний действует как антенна (или донор электронов, технически), а также как электронный вентиль. Кремний широко доступен, относительно недорог и имеет ширину запрещенной зоны, которая идеально подходит для сбора солнечной энергии. С другой стороны, производство кремния в больших объемах является энергетически и экономически дорогостоящим, и были предприняты большие усилия для уменьшения требуемого количества. Кроме того, он является механически хрупким, что обычно требует использования листа прочного стекла в качестве механической опоры и защиты от элементов. Одно только стекло составляет значительную часть стоимости типичного солнечного модуля.
Согласно пределу Шокли – Кайссера, большая часть теоретической эффективности ячейки связана с разницей в энергии между запрещенной зоной и солнечным фотоном. Любой фотон с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны, может вызвать фотовозбуждение, но любая энергия, превышающая энергию запрещенной зоны, теряется. Рассмотрим солнечный спектр; только небольшая часть света, достигающего земли, является синей, но эти фотоны имеют в три раза больше энергии, чем красный свет. Ширина запрещенной зоны кремния составляет 1,1 эВ, что примерно равно ширине запрещенной зоны красного света, поэтому в этом случае энергия синего света теряется в кремниевой ячейке. Если ширина запрещенной зоны увеличена, например, на синий, эта энергия теперь улавливается, но только за счет отбрасывания фотонов с более низкой энергией.
Можно значительно улучшить однопереходную ячейку, наложив друг на друга тонкие слои материала с различной шириной запрещенной зоны - «тандемная ячейка» или «многопереходная ячейка» подход. Традиционные методы получения кремния не подходят для этого подхода. Вместо них использовались тонкие пленки из аморфного кремния, в частности, продукты Uni-Solar, но другие проблемы не позволяли им соответствовать характеристикам традиционных элементов. Большинство структур с тандемными ячейками основано на полупроводниках с более высокими характеристиками, в частности на арсениде галлия 14 (GaAs). Трехслойные ячейки GaAs достигли эффективности 41,6% для экспериментальных примеров. В сентябре 2013 года четырехслойная ячейка достигла эффективности 44,7%.
Численный анализ показывает, что «идеальный» однослойный солнечный элемент должен иметь запрещенную зону 1,13 эВ, почти точно такую же, как у кремния. Такой элемент может иметь максимальную теоретическую эффективность преобразования энергии 33,7% - солнечная энергия ниже красного (в инфракрасном диапазоне) теряется, а также теряется дополнительная энергия более высоких цветов. Для двухслойной ячейки один слой должен быть настроен на 1,64 эВ, а другой - на 0,94 эВ, с теоретической производительностью 44%. Трехслойная ячейка должна быть настроена на 1,83, 1,16 и 0,71 эВ с КПД 48%. Теоретическая ячейка с «бесконечным слоем» могла бы иметь теоретическую эффективность 68,2% для рассеянного света.
Хотя новые солнечные технологии, которые были обнаружены, сосредоточены вокруг нанотехнологий, в настоящее время используется несколько различных методов обработки материалов.
Этикетка третьего поколения охватывает несколько технологий, но включает в себя не полупроводниковые технологии (включая полимеры и биомиметики ), квантовые точка, тандемные / многопереходные элементы, солнечные элементы с промежуточной полосой, элементы с горячими носителями, повышающее преобразование фотонов и понижающее преобразование технологии и солнечные тепловые технологии, такие как термофотоника, которая является одной из технологий третьего поколения.
Она также включает:
Возобновляемые источники энергетический портал 
Энергетический портал Солнечные элементы, использующие переменные частицы MEV-PPH и CdSe, заключенные в полимер Арвинд Кумар Сингх, ученый из NIET Greater Noida. Для получения более подробной информации, пожалуйста, обратитесь к патенту 245643-DTSFG55674466-EE45664
