La recerca d'una eficiència cada cop més gran en la conversió d'energia solar ha portat a exploracions més enllà de les cèl·lules solars tradicionals d'unió pn basades en silici. Una via prometedora es troba en les cèl·lules solars de díodes Schottky, que ofereixen un enfocament únic per a l'absorció de llum i la generació d'electricitat.
Entendre els fonaments
Les cèl·lules solars tradicionals es basen en la unió pn, on es troben un semiconductor carregat positivament (tipus p) i carregat negativament (tipus n). En canvi, les cèl·lules solars de díode Schottky utilitzen una unió metall-semiconductor. Això crea una barrera Schottky, formada pels diferents nivells d'energia entre el metall i el semiconductor. La llum que colpeja la cèl·lula excita els electrons, cosa que els permet saltar aquesta barrera i contribuir a un corrent elèctric.
Avantatges de les cèl·lules solars de díode Schottky
Les cèl·lules solars de díode Schottky ofereixen diversos avantatges potencials respecte a les cèl·lules d'unió pn tradicionals:
Fabricació rendible: les cèl·lules Schottky són generalment més senzilles de fabricar en comparació amb les cèl·lules d'unió pn, la qual cosa pot provocar costos de producció més baixos.
Atrapament de llum millorat: el contacte metàl·lic a les cèl·lules Schottky pot millorar la captura de llum dins de la cèl·lula, permetent una absorció de llum més eficient.
Transport de càrrega més ràpid: la barrera Schottky pot facilitar un moviment més ràpid dels electrons generats per foto, augmentant potencialment l'eficiència de conversió.
Exploració de materials per a cèl·lules solars Schottky
Els investigadors estan explorant activament diversos materials per utilitzar-los a les cèl·lules solars Schottky:
Selenur de cadmi (CdSe): tot i que les cèl·lules Schottky CdSe actuals presenten eficiències modestes al voltant del 0,72%, els avenços en tècniques de fabricació com la litografia amb feix d'electrons ofereixen una promesa per a millores futures.
Òxid de níquel (NiO): NiO serveix com a material prometedor de tipus p a les cèl·lules Schottky, aconseguint eficiència de fins al 5,2%. Les seves propietats d'ample bandgap milloren l'absorció de la llum i el rendiment global de les cèl·lules.
Arseniur de gal (GaAs): les cèl·lules Schottky GaAs han demostrat eficiències que superen el 22%. No obstant això, aconseguir aquest rendiment requereix una estructura d'aïllament metàl·lic i semiconductors (MIS) curosament dissenyada amb una capa d'òxid controlada amb precisió.
Reptes i orientacions futures
Malgrat el seu potencial, les cèl·lules solars de díode Schottky s'enfronten a alguns reptes:
Recombinació: la recombinació de parells d'electró-forat dins de la cèl·lula pot limitar l'eficiència. Es necessiten més investigacions per minimitzar aquestes pèrdues.
Optimització de l'alçada de la barrera: l'alçada de la barrera Schottky afecta significativament l'eficiència. Trobar l'equilibri òptim entre una barrera alta per a una separació eficient de càrrega i una barrera baixa per a una pèrdua d'energia mínima és crucial.
Conclusió
Les cèl·lules solars de díode Schottky tenen un potencial immens per revolucionar la conversió d'energia solar. Els seus mètodes de fabricació més senzills, les capacitats d'absorció de llum millorades i els mecanismes de transport de càrrega més ràpids els converteixen en una tecnologia prometedora. A mesura que la investigació aprofundeix en l'optimització de materials i les estratègies de mitigació de la recombinació, podem esperar veure com les cèl·lules solars de díode Schottky emergeixen com un actor important en el futur de la generació d'energia neta.
Hora de publicació: 13-juny-2024