CuInSe2 - материал для солнечных батарей

Проблема, связанная с созданием преобразователей солнечной энергии в электрическую , представляет огромный интерес из-за целого ряда причин, к числу которых помимо неисчерпаемости запаса солнечной энергии, входят также исключение необходимости трудоемких и дорогостоящих процессов, связанных с перевозкой топлива к преобразователю и передачей выработанной электроэнергии к месту нахождения потребителей. Весьма заманчивым является и экологически чистое превращение в электричество тепло энергии солнечных лучей. Сейчас уже вполне обоснованно на солнечную энергетику возлагаются большие надежды и резко возросла интенсивность теоретических и прикладных разработок в области преобразователей энергии солнечного излучения в электрическую.

Среди физических способов преобразования энергии солнечного излучения в электрическую наиболее перспективным оказался фотоэлектрический. Этот метод уже почти полвека успешно применяется для создания надежных источников электроэнергии на борту космических аппаратов. В сравнительно последние годы он нашел применение и в области создания локальных источников электроэнергии при наземных условиях [10].

Растущий интерес к изделиям фотовольтаики: для космонавтики, телекоммуникаций и портативных источников питания также является ключевым фактором развития отрасли в целом. Основные усилия исследователей сосредоточены на повышении стабилизированной эффективности фотоэлектрического преобразования, снижении стоимости материалов и производства, повышении надежности приборов, на внедрении новых тонкопленочных технологий вместе с развитием моно- и поликристаллических технологий, пока доминирующих на рынке [11].

Как и в других энергопреобразователях, в солнечных преобразователях главной проблемой является повышение коэффициента полезного действия (к.п.д.). Естественно, что к.п.д. солнечного преобразователя будет больше, когда большая часть спектра солнечного света будет участвовать в процессе генерации носителей тока - чем шире спектральная характеристика фотоэлемента. Исходя из этого, все время идет поиск полупроводниковых материалов с более широким спектром чувствительности, применяются различные способы повышения селективности оптических поверхностей преобразователей солнечной энергии (отражающую поверхность концентратора, приемную поверхность фотопреобразователя и теплоизлучающую поверхность радиатора - охладителя). Однако, фотоэлемент из любого материала не имеет такой широкий спектральной характеристики. Поэтому обычно выбираются или изыскиваются материалы, фотоэлемент из которого имеет максимум на спектральной характеристике фоточувствительности, совпадающей с положением части спектра, на которую приходится максимум солнечного излучения при земной поверхности.

Полупроводниковое соединение CuInSe2 (CIS) со структурой халькопирита, являющееся ближайшим аналогом кристаллов А2В6 и А3В5 со структурой цинковой обманки, благодаря высокому оптическому поглощению (до 106 см-1 при энергиях фотонов hco > Eg=l,04 эВ при комнатной температуре) привлекает значительное внимание, поскольку для него эффективность преобразования уже достигает 17% [12]. Для практического использования важно получение именно тонких плёнок CuInSe2. Одним из способов получения плёнок является нанесение на подложку готового нанопорошка халькопирита. По этой причине учеными активно ведутся разработки по получению наночастиц CIS наиболее удобным и экономически выгодным способом. Кроме того, существуют сложности, связанные с тем, что на электронные свойства полупроводниковых наночастиц влияют стехиометрический состав, строение и наличие примесей, которые в свою очередь зависят от способа и условий синтеза [13].

Смотрите также

Капельный анализ
В современной аналитической химии наиболее приемлемыми являются методы для выполнения, которых не требуется сложной аппаратуры и дефицитных затрат реактивов. Так же важным фактором является ...

Амилолитические ферменты и их применение в спиртовой промышленности
...

Органическая химия и здоровье человека
...