太陽電池材料

太陽電池の材料には、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、CdTe、CuInxGa (1-x) Se2 などの半導体や、3 族、5 族、6 族の元素がつながったものなど、さまざまな種類があります。 つまり、光を当てて発電する材料こそが、太陽電池が求める材料なのです。
電気自動車のソーラー充電ステーションは主に、さまざまな製造プロセスと方法を通じて光の反応と吸収をテストし、材料のコストを削減するために、幅広いエネルギーギャップを組み合わせ、短波長または長波長の完全な吸収を可能にする革新的なブレークスルーを達成します。
太陽電池にも基板型と薄膜型があります。 基板は、単結晶タイプに分割するか、溶解後に多結晶ブロックに冷却することができます。 薄膜タイプは建物との相性が良い。 曲率やフレキシブルタイプ、折り畳みタイプなどがある場合、材質は通常アモルファスシリコンです。 また、一種の有機またはナノ材料の研究開発もあり、これはまだ有望な研究開発です。 したがって、さまざまな世代の太陽電池について聞いてきました。基板シリコンベースの第 1 世代、薄膜の第 2 世代、新しいコンセプトの研究開発の第 3 世代、および複合フィルム材料の第 4 世代です。
第一世代の太陽電池は、開発期間が最も長く、技術が最も成熟しています。 単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンに分けられます。 用途としては、単結晶シリコンと多結晶シリコンが主流でした。
第二世代の薄膜太陽電池は、薄膜プロセスによって製造されます。 種は、テルル化カドミウムCdTe、セレン化銅インジウムCIS、セレン化ガリウムインジウム銅CIGS、砒化ガリウムGaAsに分けることができます。
第3世代バッテリーと前世代バッテリーの最大の違いは、製造プロセスにおける有機物とナノテクノロジーの導入です。 光化学太陽電池、色素感光太陽電池、ポリマー太陽電池、ナノ結晶太陽電池があります。
第4世代は電池からの光を吸収する薄膜を多層構造にする。
いくつかのバッテリー製造技術。 製造できる電池は 1 種類だけではありません。 例えば、ポリシリコンのプロセスでは、シリコン結晶板タイプと薄膜タイプの両方を製造することができる。
一般的なポリマー太陽電池材料には、ポリビニルカルバゾール (PVK)、ポリアセチレン (PA)、ポリフェニレン ビニレン (PPV)、ポリチオフェン (PTh) などがあります。
①ポリビニルカルバゾール（PVK）
光電活性を持つポリマーの中で、PVK は最も早く発見され、最もよく研​​究されています。 その側基には、紫外線を吸収できる大きな電子共役系があります。 励起された電子は、隣接するカルバゾール環によって形成された電荷複合体を通って自由に移動できます。 それらは通常、I2、SbCl3、トリニトロフルオレノン (TNF)、およびニトロスチルベンベンゼン誘導体テトラシアノキノン (TCNQ) でドープされています。
(2)ポリアセチレン(PA)
PAは、これまでに測定された最高の導電率を持つ電子ポリマーです。 その重合方法には、主に白川英樹法、Namm法、Durham法、および希土類触媒システムが含まれます。 Yingshu Shirakawa は、高濃度の Ziegler-Natta 触媒、つまり TiOBu4-A1Et3 を使用して、気相アセチレンから金属光沢のある自立型ポリアセチレン フィルムを直接調製しました。 フィルムは配向液晶基板上に形成され、PAフィルムも高度に配向されています。 ナルマン法の特徴は、重合触媒を「高温熟成」させることで、ポリマーの機械的性質や安定性が大幅に向上することです。
③ポリフェニレンビニレン（PPV）
近年、PPV材料はオプトエレクトロニクスの分野で最も広く使用されており、最高のデバイス効率を備えています。 その共役構造のために、分子鎖は非常に硬く、しばしば溶融や溶解が難しく、加工が困難です。 可溶性PPVを得る方法は、ベンゼン環に少なくとも1つの長鎖アルカンを導入することです。 アルカンの数は少なくとも 6 でなければなりません。分岐置換基を持つ直鎖アルカンの溶解度は、同じ炭素数を持つ直鎖アルカンの溶解度よりも優れていることもわかっています。 代表的な材料はMEH-PPV（MEH；2-メトキシ-5（2'-エチルヘキソキシ））で、溶解性が良く使いやすいです。 禁制帯幅は 2.1eV と比較的緩やかです。
(4) ポリチオフェン（PT）誘導体
すべての共役ポリマーの中で、ポリチオフェンは非常に優れた光起電力材料です。 適切なバンドギャップと高い正孔移動度により、近年、有機光起電力材料の研究ホットスポットの1つになっています。 その中で、局所的に構造化されたポリ (3-ヘキシル) チオフェン (P3HT) と可溶性 C60 誘導体 PCBM のブレンド膜を活性層とする太陽電池デバイスは、熱処理下で最高のエネルギー変換効率を持ち、エネルギー変換効率は約 5% に達しています。 したがって、新しいポリチオフェン誘導体の設計と合成、ポリチオフェンの構造と特性の関係の研究、および構造修飾によるポリチオフェン誘導体の特性の改善が研究者の注目を集めています。 太陽電池材料の観点から、これらのポリチオフェン誘導体は、最も基本的な特性、つまり良好な溶解性とフィルム形成、広い吸収スペクトル (特に可視光領域)、および高いキャリア移動度を備えている必要があります。