SSaulesaules baterijasbaterijas

BorisBorisss Po Poļļakovakovs,s,

LU Cietvielu fizikas institutsLU Cietvielu fizikas instituts

RRīīga ga 20112011

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

2. Eksitona sadalīšana

3. Elektronu un caurumu transports

uz elektrodiem

caurumselektrons

eksitons

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

1) Fotons netika absorbēts2) Fotona enerģija pārāk liela3) Parējas enerģijas zudumi4) Kontakta zudumi5) Rekombinācija

melnais Si

Plus 36-42%

Melnā silīcija SB

Tandēma SB

Augstas efektivitātes SB

Tandēma SB (=39.3%)

Koncentratora SB

Silīcija tandēma SB

=10.5%

T.Soderstorm. Appl. Phys. Lett. 94, 063501 (2009)

CdS/CdTe un CIGS SB

=19.5%

=16.5%

Organiskās un trešās paaudzes SB

Specifiskās problēmas:1)Plata aizliegta zona (2 eV)2)Liela eksitona saites energija3)Zema lādiņnesēju mobilitāte4)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

I.Gur et al. Science 310, 462 (2005)

=3%

A-Si lāzera kristalizācija

• Kristalizācija• Lādiņnesēju mobilitātes palielināšana

• Dopantu aktivācija

Palielinot lāzera enerģiju amorfā silīcija plānā kārtiņa pārveidojas kristāliskajā:a-Si -> nc-Si -> mc-Si -> c-Si

a b c

Paldies par uzmanPaldies par uzmanīību!bu!