태양 전지판 재료

태양열은 인류가 얻을 수 있는 끝없는 재생 에너지이다. 그것은 또한 어떤 환경오염도 일으키지 않는 청정 에너지이다. 태양 에너지의 효과적인 사용; 대양에너지의 광전이용은 최근 몇 년 동안 가장 빠르게 성장하고 가장 역동적인 연구 분야이자 가장 눈에 띄는 프로젝트 중 하나이다.

태양전지 제작은 주로 반도체 재료에 기반을 두고 있는데, 그 작동 원리는 광전재료가 빛 에너지를 흡수하고 광전 변환 반응이 일어나는 것이다. 사용 된 재료에 따라 태양 전지는 실리콘 기반 태양 전지와 박막 배터리로 나눌 수 있습니다. 주로 실리콘 기반 태양 전지입니다.

I. 실리콘 태양 전지

1. 실리콘 태양 전지의 작동 원리 및 구조

태양전지발전의 원리는 주로 반도체의 광전효과이며, 일반적인 반도체 구조는 다음과 같다.

그림에서 양전하가 실리콘 원자를 나타내고 음전하가 실리콘 원자 주위의 네 개의 전자를 나타낸다.

실리콘 결정체에 붕소, 인 등과 같은 다른 불순물이 섞여 있고, 붕소가 섞이면 실리콘 결정체에 구멍이 생겨 다음 그림을 참조할 수 있다.

그림에서 양전하가 실리콘 원자를 나타내고 음전하가 실리콘 원자 주위의 네 개의 전자를 나타낸다. 노란색은 도핑 된 붕소 원자를 나타냅니다. 붕소 원자 주변에는 전자가 세 개밖에 없기 때문에 그림에 표시된 파란 구멍이 생성됩니다. 이 공혈은 전자가 없어 불안정해져서 전자를 흡수하고 중화시켜 P (양수) 반도체를 형성하기 쉽다.

마찬가지로 인 원자가 섞이면 인 원자에 5 개의 전자가 있기 때문에 그 중 한 전자는 매우 활발하게 되어 N (음의) 반도체를 형성한다. 노란색은 인핵이고 빨간색은 불필요한 전자이다. 아래 그림.

P 형 반도체는 더 많은 공혈을 포함하고, N 형 반도체는 더 많은 전자를 포함하고 있다. 따라서 P 형과 N 형 반도체가 결합되면 접촉 표면, 즉 PN 접합에 전위차가 형성됩니다.

P 형과 N 형 반도체가 결합되면 두 반도체의 인터페이스 영역에 특수한 얇은 층이 형성된다. 인터페이스의 P 형 측면에는 음전기가 있고, N 형 측면에는 양전기가 있다. P 형 반도체는 구멍이 많고 N 형 반도체는 자유전자가 많아 농도가 떨어지기 때문이다. N 구역의 전자는 P 구역으로 확산되고, P 구역의 공혈은 N 구역으로 확산된다. 일단 확산되면 N 에서 P 까지의' 내부 전기장' 이 형성되어 확산을 막는다. 평형에 도달한 후, 이런 특수한 얇은 층을 형성하여 전세차를 형성하는 것이 바로 PNN 매듭이다.

칩이 빛을 받으면 PN 접합의 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 매듭에 전위차를 형성하여 전원을 형성합니다. (다음 그림과 같이)

반도체는 전기의 좋은 도체가 아니기 때문에 전자가 pn 매듭을 통과한 후 반도체로 흐르면 저항이 매우 크고 손실이 매우 크다. 그러나 상층이 금속으로 완전히 덮여 있다면 햇빛은 통과할 수 없고 전류도 생산할 수 없다. 따라서 빗 전극에 표시된 pn 매듭은 일반적으로 금속 게이트로 덮여 입사광의 면적을 증가시킵니다.

또한 실리콘의 표면이 밝아서 태양광을 많이 반사해 배터리에 사용할 수 없다. 이를 위해 과학자들은 반사계수가 매우 낮은 보호막을 칠했다 (그림 참조). 실제 공업 생산에서 실리콘 질화물 막은 기본적으로 화학기상침착을 통해 퇴적되어 있으며 두께는 약 65,438+0,000 에이다. 반사 손실을 5% 이하로 줄입니다. 결국, 배터리 한 장이 제공할 수 있는 전류와 전압은 제한되어 있기 때문에, 많은 배터리 (보통 36 개) 가 병렬하거나 직렬로 연결되어 태양전지판을 형성한다.

실리콘 태양 전지 생산 공정

보통 결정질 실리콘 태양전지는 350 ~ 450 미크론 두께의 양질의 실리콘으로 만들어졌으며, 실리콘은 당기거나 주조한 실리콘 덩어리에서 톱질되었다.

위의 방법은 실제로 더 많은 실리콘 재료를 소비한다. 재료를 절약하기 위해 화학 기상 퇴적 (CVD) 에는 저압 화학 기상 퇴적 (LPCVD) 과 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 이 폴리 실리콘 박막 배터리를 준비하는 데 널리 사용되고 있습니다. 또한 액상외연 (LPPE) 과 스퍼터링 침착도 폴리실리콘 박막 배터리를 준비하는 데 사용할 수 있습니다.

화학기상침착은 주로 SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 또는 SiH4 를 반응가스로 사용하여 일정한 보호 분위기에서 실리콘 원자를 반응시켜 가열된 라이닝에 퇴적한다. 기판 재료는 일반적으로 실리콘, 실리카, 실리콘 질화물 등이다. 그러나, 실리콘이 아닌 라이닝에 큰 알갱이를 형성하기 어렵고, 결정립 사이에 틈새를 형성하기 쉽다는 것을 발견했다. 이 문제를 해결하는 방법은 LPCVD 를 통해 라이닝에 얇은 비정질 실리콘 층을 증착한 다음 비정질 실리콘 층을 어닐링하여 더 큰 입자를 얻은 다음 이 씨정에 두꺼운 폴리실리콘 막을 증착시키는 것입니다. 따라서 재결정 기술은 의심할 여지 없이 매우 중요한 부분이다. 현재 채택된 주요 기술은 고체 결정화와 영역 용융 재결정이다. 재결정 공정 외에도 폴리 실리콘 박막 배터리는 단결정 실리콘 태양 전지를 제조하는 거의 모든 공정을 채택하여 준비된 태양 전지의 변환 효율을 크게 높였다.

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태양 전지판의 원리와 제조:

4. 염료감응 TiO2 _ 2 태양전지의 수제제작 1. 이산화 티탄막 (1) 을 만들려면 먼저 이산화 티탄 가루를 발우에 넣고 접착제로 갈아야 한다.

(2) 유리봉으로 전도성 유리를 천천히 코팅한다. (3) 이산화 티탄 박막을 알코올 램프에서 10 ~ 15 분 동안 소결한 후 식힌다.

2. 천연 염료로 이산화 티타늄을 색칠합니다. 그림과 같이 신선하거나 얼어붙은 우매, 산매, 석류씨, 홍차에 물 한 스푼을 넣고 압착한다. 그런 다음 이산화 티탄 막을 넣고 짙은 보라색으로 변할 때까지 5 분 정도 색칠합니다. 막의 양면 색이 균일하지 않으면 5 분 동안 담갔다가 에탄올로 깨끗이 헹구고 부드러운 종이로 가볍게 닦아주세요.

3. 양극은 염료로 착색한 TiO2 로 만들어졌으며 전자가 흘러나오는 전극 (음극) 이다. 양극은 전도성 유리 (전도성 SnO2 막으로 코팅) 의 전도성 표면으로 구성될 수 있습니다. 간단한 만용표로 유리의 표면이 전도성이라는 것을 판단할 수 있고, 손가락으로 전도성의 표면이 거칠다는 것을 판단할 수 있다. 그림과 같이 비전도적인 표면에 "+"표시를 한 다음 연필로 전도된 표면에 흑연을 고르게 칠합니다.

4. 전해질 요오드 이온을 함유한 용액을 태양전지의 전해질로 첨가하여 주로 복원과 재생 염료에 사용한다. 그림과 같이 이산화 티타늄 박막 표면에 전해액 한두 방울을 떨어뜨리다. 5. 배터리를 조립하고 색칠된 이산화 티탄 박막을 테이블 위에 올려놓고, 필름에 요오드와 요오드 이온이 함유된 전해액 한두 방울을 떨어뜨린 다음 양극의 전도를 이산화 티탄 박막에 눌렀다. 두 개의 유리를 약간 엇갈리게 하고, 두 개의 클립으로 배터리를 끼우고, 두 개의 유리가 노출된 부분은 전선을 연결하는 데 사용한다. 이런 식으로 태양 전지가 만들어집니다.

6. 배터리 테스트는 실외 햇빛 아래서 너의 태양전지가 전류를 생산할 수 있는지 테스트한다.