Пероксвит күн батареяларының құрылымы мен тиімділігі

Құрылымдық және өндірістік ерекшеліктері

Күн панельдері мен батареялар әртүрлі материалдардан, соның ішінде арнайы легирленген және мұқият өсірілген кремний мен пероксвиттерден жасалады. Пероксвит қабаттарын өндіру және жағу технологиясы кремнийлі баламаларға қарағанда әлдеқайда жеңіл, бұл процесті материалды бетке жайып, кептіру деңгейіне дейін оңайлатуға мүмкіндік береді. Қорғасын галогенидтеріне негізделген пероксвиттер көптеген қоспалар мен ақаулар болғанның өзінде күн энергиясын электрге тиімді түрлендіре алады және олардың тиімділігі салалық стандарттарға жақын көрсеткіштерге жетеді.

Жұмыс механизмі және ақаулардың рөлі

Кремнийлі күн элементтерінен айырмашылығы, олардың тиімділігі ішкі құрылымның мінсіздігіне тәуелді, пероксвиттер табиғи құрылымдық ақаулар желісін пайдаланады. Бұл ақаулар заряд тасымалдаушылар үшін тұзақ болмай, керісінше зарядтардың ұзақ қашықтыққа қозғалуына мүмкіндік беретін ерекше жолдар түзеді. Идеал үлгілерде электрондар мен тесіктер тез рекомбинацияланады, бірақ ақаулар желісі дамыған ірі үлгілерде олар пайдалы ток түзу үшін жеткілікті ұзақ уақыт бөлініп тұрады.

Эксперименттік зерттеулер

Австрия Ғылым және Технологиялар Институтының (ISTA) физиктері пероксвиттердің жоғары тиімділігін түсіндіруге бағытталған зерттеулер жүргізді. Нелинейлі оптикалық әдістерді қолданған тәжірибелерде материалға электрондар мен тесіктер енгізіліп, сыртқы кернеу қолданылмаса да ток тіркелді. Бұл зарядты бөлу мен тасымалдауға ықпал ететін ішкі факторлардың бар екенін растады.

Пероксвит құрылымында атомдардың аздап ығысуы электрлік поляризация домендерін түзеді, олардың арасында домендік қабырғалар – электр өрісінің бағыты күрт өзгеретін аймақтар орналасады. Осы қабырғаларда күшті электр өрістері мен механикалық деформациялар пайда болып, зарядтардың бөлініп тұруына және домендік шекаралар бойымен қозғалуына мүмкіндік береді.

Құрылымды визуализациялау

Домендік қабырғалардың рөлін растау үшін электрокимиялық бояу әдісі жасалды, мұнда күміс иондары материалға еніп, домендік қабырғаларда жиналады. Иондар металдық күміске айналғаннан кейін бұл құрылымдар материалдың бүкіл көлемінде көрінетін болады.

Күн энергетикасы үшін маңызы

Егер электрон-тесік жұбы домендік қабырға маңында пайда болса, жергілікті электр өрісі заряд тасымалдаушыларды шекараның әр жағына бөліп, олардың тез рекомбинациялануына кедергі жасайды. Бұл зарядтардың домендік қабырғалар бойымен ұзақ уақыт қозғалуына және үлкен қашықтықтарды еңсеруіне мүмкіндік береді, бұл күн энергиясын түрлендірудің жоғары тиімділігін қамтамасыз етеді.

Зерттеу нәтижелері пероксвиттерде заряд тасымалдауға арналған тармақталған жолдардың бар екенін дәлелдейді, бұл материалдарды әрі қарай зерттеп, олардың қасиеттерін электроникада қолдану үшін жетілдіруге болатынын көрсетеді.