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태양 전지 시트 발전 원리

태양열은 인류가 무궁무진한 재생에너지이다. 청정 에너지이기 때문에 어떠한 환경오염도 발생하지 않습니다. 태양 에너지의 효과적인 이용에서, 대양에너지 광전이용은 최근 몇 년 동안 가장 빠르게 성장하고 가장 역동적인 연구 분야로 그중에서 가장 주목받는 프로젝트 중 하나이다.

태양전지를 만드는 것은 주로 반도체 재료를 기반으로 하며, 광전재료를 이용하여 빛을 흡수하고 광전이 변환반응을 일으키는 원리입니다. 사용된 재료에 따라 태양전지는 1, 실리콘 태양전지로 나눌 수 있습니다. 2. 무기염 (예: 비소화 갈륨 III-V 화합물, 황화카드뮴, 구리 인듐 등 다원화합물을 재료로 하는 배터리; 3, Dayang 에너지 배터리의 기능성 고분자 재료 준비; 4, 나노 결정 태양 전지 등.

1, 실리콘 태양 전지

1. 실리콘 태양 전지의 작동 원리와 구조

태양 전지 발전의 원리는 주로 반도체의 광전 효과이고, 일반적인 반도체 주요 구조는

이다

실리콘 결정체에 붕소, 인 등과 같은 다른 불순물이 섞여 있을 때 실리콘 결정체에 구멍이 하나 있는데, 그 형성은 다음 그림을 참조할 수 있다.

그림에서 양전하가 실리콘 원자를 나타내고 음전하가 주위를 나타낸다 노란색은 섞인 붕소 원자를 나타냅니다. 붕소 원자 주위에 전자가 3 개밖에 없기 때문에 그림에 표시된 파란색 구멍이 생성됩니다. 이 구멍은 전자가 없어 불안정하게 되어 전자를 흡수하기 쉽고 중화되어 P 형 반도체를 형성합니다.

마찬가지로 인 원자를 섞으면 인 원자에 전자가 5 개 있기 때문에 전자가 매우 활발하게 되어 N 형 반도체를 형성한다. 노란색은 인 원자핵이고 빨간색은 불필요한 전자이다. 아래 그림.

N 형 반도체에는 구멍이 많고 P 형 반도체에는 전자가 많이 들어 있어 P 형과 N 형 반도체가 결합되면 접촉면에 전세차가 형성되는데, 이것이 바로 PN 매듭이다.

P 형 반도체와 N 형 반도체가 결합되면 두 반도체의 교차 인터페이스 영역에 특수한 얇은 층이 형성됩니다.) 인터페이스의 P 형 한쪽에는 음전기가 있고 N 형 한쪽에는 양전기가 있습니다. P 형 반도체 다공혈, N 형 반도체 다자유전자, 농도 차이 때문이다. N 구역의 전자는 P 구역으로 확산되고, P 구역의 공혈은 N 구역으로 확산되며, 일단 확산되면 N 에서 P 를 가리키는' 내부 전기장' 이 형성되어 확산이 방지된다. 평형에 이르면 이런 특수한 얇은 층이 형성되어 전세차가 형성되는데, 이것이 바로 PN 매듭이다.

칩이 빛을 받으면 PN 접합에서 N 형 반도체의 구멍이 P 형 영역으로 이동하고 P 형 영역의 전자는 N 형 영역으로 이동하여 N 형 영역에서 P 형 영역으로의 전류를 형성합니다. 그런 다음 PN 매듭에서 전세차를 형성하여 전원을 형성합니다. (아래 그림 참조)

반도체는 전기의 좋은 도체가 아니기 때문에 전자는 P-N 을 통과한 후 반도체로 흐르면 저항이 매우 크며 손실도 매우 크다. 그러나 윗층에 금속을 모두 바르면 햇빛이 통과하지 못하고 전류가 생성되지 않으므로 일반적으로 P-N 매듭 (예: 빗질 전극) 을 금속 메쉬로 덮어서 입사광의 면적을 늘린다.

또 실리콘 표면이 매우 밝아 많은 태양광을 반사해 배터리로 사용할 수 없다. 이를 위해 과학자들은 반사계수가 매우 작은 보호막 (그림) 을 발라 반사손실을 5% 이하로 줄였다. 한 배터리가 제공할 수 있는 전류와 전압이 제한되어 있기 때문에, 사람들은 많은 배터리 (보통 36 개) 를 병렬적으로 또는 직렬로 사용하여 태양열 광전판을 형성합니다.

2. 실리콘 태양전지의 생산 과정

< P > 의 일반적인 결정질 실리콘 태양전지는 350 ~ 450 μ m 두께의 고품질 실리콘으로 만들어졌으며, 이 실리콘은 당김 또는 주조된 실리콘 주괴에서 톱질하여 만들어졌다.

위의 방법은 실제로 더 많은 실리콘 재질을 소비합니다.

재료를 절약하기 위해 현재 다결정 실리콘 박막 배터리를 준비하는 데는 저압 화학기상침착 (LPCVD) 과 플라즈마 강화 화학기상침착 (PECVD) 공정을 포함한 화학기상침착법이 많이 사용되고 있다. 또한 액상외연법 (LPPE) 과 스퍼터링 퇴적법도 폴리실리콘 박막 배터리를 준비하는 데 사용할 수 있습니다.

화학기상침착은 주로 SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 또는 SiH4 를 반응가스로, 일정한 보호 분위기 속에서 실리콘 원자를 반응해 가열된 라이닝에 퇴적한다. 라이닝재료는 일반적으로 Si, SiO2, Si3N4 등을 사용한다. 그러나 연구에 따르면 실리콘이 아닌 라이닝에서 더 큰 알갱이를 형성하기가 어렵고 결정립 사이에 틈이 생기기 쉽다는 사실이 밝혀졌다. 이 문제를 해결하는 방법은 먼저 LPCVD 를 사용하여 라이닝에 얇은 비정질 실리콘 층을 쌓은 다음, 이 비정질 실리콘 층을 어닐링하여 더 큰 결정도를 얻은 다음, 이 종자 결정에 두꺼운 폴리 실리콘 필름을 증착시키는 것입니다. 따라서 재결정 기술은 의심할 여지 없이 중요한 부분이며, 현재 사용되는 기술은 주로 고체상 결정법과 중구 용융 재결정법이다. 폴리실리콘 박막 배터리는 재결정 공예 외에도 단결정 실리콘 태양전지를 준비하는 거의 모든 기술을 채택해 만든 태양전지 변환 효율이 눈에 띄게 높아졌다.

3, 나노 결정질 화학 태양전지

태양전지에서 실리콘계 태양전지는 의심할 여지 없이 가장 성숙한 발전이지만, 비용이 많이 들기 때문에 대규모 보급 응용 요구를 만족시킬 수 없다. 이를 위해 공예, 신소재, 배터리 박막화 등을 끊임없이 탐구하고 있으며, 이들 중 새로 발전한 나노 TiO2 결정체 화학에너지 태양전지는 국내외 과학자들의 주목을 받고 있다.

염료 감응 나노 결정질 태양전지 (DSSCs) 를 예로 들면, 이 배터리는 주로 투명 전도막을 도금한 유리 베이스, 염료 감응 반도체 재료, 전극, 전해질 등을 포함한다.

양극: 염료 감응 반도체 박막 (TiO2 막)

음극: 백금 도금 전도성 유리

전해질: i3-/I-< 염료 분자는 태양 빛 에너지를 흡수하여 발생 상태로 전이하고, 발생 상태가 불안정하며, 전자는 인접한 TiO2 전도대에 빠르게 주입되고, 염료에서 잃어버린 전자는 곧 전해질에서 보상을 받고, TiO2 전도대에 들어가는 전기는 결국 전도막에 진입하고, 외부 회로를 통해 광전류를 생성한다.

나노 결정질 TiO2 태양 전지의 장점은 저렴한 비용과 간단한 프로세스 및 안정적인 성능입니다. 광전효율은 10% 이상 안정적이며 제작비용은 실리콘 태양전지의 1/5 ~ 1/10 에 불과하다. 수명은 20 년 이상에 달할 수 있다. 하지만 이런 배터리의 연구와 개발이 막 시작되면서 가까운 시일 내에 점차 시장에 진출할 것으로 예상된다.

4, 염료 감응 TiO2 태양전지의 수제

1. 이산화 티탄 필름 만들기

(1) 먼저 이산화 티타늄 분말을 발우에 넣고 접착제와 연마한다

2 를 식힙니다. 천연 염료를 이용하여 이산화 티타늄을 색칠합니다.

< P > 그림과 같이 신선하거나 얼어붙은 흑매, 산매, 석류씨, 홍차를 한 스푼의 물을 넣고 압착한 후 이산화 티타늄막을 넣고 색칠하는데 약 5 분 정도 걸립니다

3. 양전극 만들기

염료로 착색된 티오 2 는 전자유출의 일극 (즉 음극) 이다. 정전극은 전도유리의 전도면 (전도성이 있는 SnO2 막층) 으로 구성될 수 있으며, 간단한 만용표를 이용하여 유리의 한쪽을 전도할 수 있고, 손가락으로 판단할 수 있으며, 전도면은 비교적 거칠다.

그림과 같이 비전도면을'+'로 표시한 다음 연필로 전도면에 흑연을 골고루 바른다.

4. 전해질 추가

는 요오드 이온이 함유된 용액을 태양전지의 전해질로 사용하며 주로 염료를 복원하고 재생하는 데 쓰인다. 그림과 같이 이산화 티타늄막 표면에 전해질 한두 방울을 떨어뜨리면 된다.

5. 배터리 조립

색칠한 이산화 티탄 막을 탁자 위에 올려놓고, 막 위에 요오드와 요오드 이온이 함유된 전해질을 한두 방울 떨어뜨리고, 전극의 전도면을 이산화 티탄 막에 눌렀다. 두 개의 유리를 약간 엇갈리게 하고, 두 개의 집게로 배터리를 끼우고, 두 개의 유리가 외부에 노출된 부분은 와이어를 연결하는 데 쓰인다. 이런 식으로 태양 전지가 만들어집니다.

6. 배터리 테스트

실외 태양에서 태양 전지가 전류를 생성할 수 있는지 테스트합니다.

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