كما اعتمادنا على مصادر الطاقة المتجددة أكثر وأكثر وضوحا، فإن الطلب على الخلايا الشمسية عالية الكفاءة أصبحت ذات أهمية متزايدة، وخصوصا عندما الخلايا الشمسية وقتا لتنظيف واحد إنتاج الطاقة من أسهل وأرخص وسيلة.

بشكل عام، كفاءة الخلايا الشمسية ليست عالية جدا. ، زادت كفاءة المحتملة بنسبة 20 ومع ذلك، في السنوات الأخيرة تطوير الانعكاس الشمسي الجرافين من أشعة الشمس للحد بنسبة 20.

هناك العديد من أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية الجرافين يتم دراستها. توفر هذه المقالة لمحة شاملة عن أنواع مختلفة من الباحثين الأكاديميين والشركات في جميع أنحاء العالم وتحقق.

الخلايا الشمسية الجرافين المبدأ

المبدأ الأساسي من الجرافين مع الخلايا الشمسية العضوية تنتج الخلايا الشمسية الحالي / السيليكون هو إلى حد كبير، ولكن بعض من المواد المستخدمة حاليا مشتقات استبدالها الجرافين. كما هو الحال مع أي معدات أو مواد، قد يتم تعديل بعض المعلمات لتحسين الكفاءة التشغيلية.

الجرافين لديها القدرة على ضبط الممتازة والقدرة على التكيف. لالخلايا الشمسية على أساس الجرافين، قد تتغير الجهاز خصائص اثنين جاحظ المعلمات طبقات الجرافين في جهاز (أو مكون واحد داخل الجهاز) وتأثير المواد القائمة على الجرافين المنشطات.

تأثير طبقة الجرافين الخلايا الشمسية

مع عدد متزايد من طبقات من الجرافين، والوضوح البصري، والعلاقة بين الطبقات المقاومة قد تميزت بانخفاض نسبي في الوضوح البصري والمقاومة.

وكانت الشفافية البصرية من الجرافين 97.7.

يتم إضافة الشفافية البصرية من ثلاثة الجرافين عن 90.8 من الشفافية البصرية من كل طبقة يعادل تخفيض بنسبة 2.3.

إنتاج ورقة المقاومة الجرافين من 2.1 ksq-1 و350sq-1، مع الحفاظ على الشفافية البصرية من 90. نظرا لكثافة أعلى من ثقب المتلقي، وتأثير التبريد الجرافين متعدد الطبقات 11 أكبر من الجرافين طبقة واحدة.

مخدر تأثير الجرافين الخلايا الشمسية

قد يكون مخدر ذرة مغاير ليغير كثيرا من المواد الكيميائية والخصائص الفيزيائية والالكترونية والضوئية ورقة من رقائق الجرافين، وهو نهج مشترك للعديد من الخلايا الشمسية.

هناك نوعان رئيسيان من المنشطات: ف نوع ونوع ن.

ص من نوع مخدر باستخدام ذرة الثلاثي مثل البورون، التي تستخرج إلكترون من ورقة الجرافين وتنتج حفرة، ويشار إلى هذه العملية على أنها المنشطات حفرة، والثقوب ولدت في عصابة التكافؤ من ورقة الجرافين.

ومع ذلك، من نوع ن مخدر يتعلق ذرة الخماسي التكافؤ، مثل الفوسفور، وهي طريقة للمنشطات إلكترون، بحيث الإلكترون الحر في ورقة الجرافين من ذرة الخماسي التكافؤ. في هذه الحالة، فإن الإلكترونات الحرة في نطاق التوصيل الترويج ورقة الجرافين.

وتتنوع طريقة تعاطي المنشطات الأوراق الجرافين وتشمل الصلبة والسائلة والغازية المنشطات الكيميائية، الكرة طحن، الصلب الحرارية، وترسيب البخار الكيميائي (الأمراض القلبية الوعائية) والعلاج البلازما المنشطات في الموقع.

تأثير يعتمد على نوع من المنشطات مشتقة الجرافين المستخدمة وعملية المنشطات. ويستخدم أيهما المعلمة (أو كليهما) في عملية المنشطات، والنتيجة هي لتحسين الكفاءة العامة للخلايا الشمسية.

الخلايا الشمسية الجرافين السيليكون

لخفض التكاليف، وقد تم تطبيق المتآصلة مختلفة من الكربون إلى الخلية الشمسية، بحيث طائفة واسعة من التطبيقات.

المتآصلة أخرى من الكربون، لا يمكن تعديل ويرجع ذلك إلى الخصائص الإلكترونية وسمك طبقة دون نجاح. الخلايا الشمسية الرقيقة أساس الجرافين يمكن أن يتم استخدامها في سمك محدد سلفا، وتغطية كاملة من الإنتاج. كما يسمح لضبط الأداء وفقا لخليط مخدر.

وقد طبق الجرافين إلى الجرافين - مختلف تقاطع السيليكون الخلايا الشمسية تتألف من نوع ف متغاير، من نوع ن متغاير وشوتكي تقاطع. الجرافيت، ويجري حاليا دراسة خلايا السليكون الشمسية، ولكن أداء خلايا السليكون النقي لا تزال متفوقة. قابل للتعديل واعدة لالخلايا الشمسية الهجينة الجرافين. على الرغم من أنها لم تصل بعد إلى المستوى نفسه، ولكن التقدم في التقدم، وأنها ليست سوى مسألة وقت حتى كفاءتها على خلايا السليكون النقي.

حتى الآن، قد ن نوع متغاير توليد الجهد الداخلي 0،55-0،57، والثقوب الإلكترون لتسهيل الانفصال. شوتكي تقاطع كفاءة تحويل الطاقة (PCE) من 1.5 فقط، في حين أن عامل تعبئة ليست سوى 56، من الناحية النظرية، يمكن أن تحسن كثيرا من كفاءة. ويمكن إدراج جزيئات الذهب إلى زيادة 40 في كفاءة طبقة الجرافين.

الجرافين بوليمر الخلايا الشمسية

وأدرج الجرافين الساخنة البوليمر الخلايا الشمسية. المواد البوليمرية بسبب التعديل بها، منخفضة التكلفة وعملية التصنيع بسيطة من مادة أساس غير العضوية، والعديد من المزايا.

يظهر الجرافين إمكانات كبيرة في القطب شفافة، يمكن الإنديوم القصدير أكسيد البوليمر يحل محل البطاريات الشمسية (ITO). تم فصل الجرافين الكهربائي في الطبقات المغلفة، ودرجة الحرارة الصلب بعد التخفيض، أن يكون العضوية - المواد غير العضوية المختلطة. المواد الهجينة وجود علاقة أفضل الطاقة بسبب الجرافين ومستوى فيرمي أقرب إلى طبقة شبه الموصلة، وبالتالي تحقيق كفاءة حقن تهمة.

له البوليمر الكهربائي الشفاف أيضا عالية الأداء والتوصيل، ولكن يقتصر نفاذية الضوء إلى 65 - الجرافين. بالإضافة إلى الحد من المختبر الجرافين الهجين، ويمكن أيضا أن تنتج الجرافين الأمراض القلبية الوعائية كما القطب شفافة.

بعد العلاج الأوزون، والجرافين يولد الكربونيل ومجموعات وظيفية الهيدروكسيل على سطح الجرافين. مجموعة -Functional زيادة الجهد الدائرة المفتوحة، ولكن يتم تدمير SP2 تهجين شبكة التساهمية الكربون وظيفة في جميع أنحاء السندات SP3، وانخفاض في التوصيل. غير تساهمي functionalized الجرافين وجود التوصيل الكهربائي ممتازة، تصل إلى 0.55 V الجهد الدائرة المفتوحة، كان عامل تعبئة من 55 PCE 1.71. مرونة انحناء الجرافين من الخلايا الشمسية 78 درجة أعلى من القطب ITO النقي.

يمكن أن تعتمد على قابلية عالية الإلكترون والإلكترون حفرة أزواج تنفصل في الفردي الخلايا الشمسية المشحونة البوليمر - متقبل الإلكترون ومقرها الجرافين نقل. وخلافا لغيرها من المواد، يمكن فصلها بشكل فعال من خلط شارك في الجرافين البوليمر مترافق. كبير الجرافين مساحة يسمح بشكل مستمر وعدد وافر من العرض / متقبل الموقع لتحقيق كفاءة نقل الإلكترون. وقد أنتج هذا النوع من الخلايا الشمسية PCE 1.1.

تتطلب العديد من الخلايا الشمسية لنقل ثقب طبقة لمنع تسرب الحالي ورسوم إعادة التركيب. قد يكون الجرافين مختلطة مع مواد متعددة الأبعاد، وهي مادة ذات فجوة الحزمة تصل إلى 3.6 V، لمنع الهجرة من الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب.

ومن المعروف، وأثر هو يفضل 2nm الجرافين رقيقة، وهو فيلم سميكة يمكن منعها لأن النفاذية للإلكترونات وزيادة المقاومة.

وحصلت القصوى PCE 9، حتى أعلى من غيرها من المواد المستخدمة كطبقة النقل حفرة، وأيضا للمقارنة.

خلية شمسية صبغية (أ DSSC)

مقارنة مع أنواع أخرى من الخلايا الشمسية، DSSC مختلفة. أنها تحتوي على مادة شبه موصلة (على سبيل المثال - TIO2)، والقطب الموجب هو صبغ ضيائيا، الكاثود هو المعدن النقي (مثل البلاتين) وحل بالكهرباء.

ويمكن تحسين عدد من خصائص مفيدة الجرافين كفاءة التحميل من جزيئات الصبغة، وزيادة مساحة السطح وتحسين التوصيل الالكتروني، ضد تأثير إعادة التركيب مجانا. تحقيق التوازن بين نسبة TIO2 والجرافين هو المفتاح لنظم فعالة.

متحمسون الجرافين إلكترونات التكافؤ من الجرافين TIO2 -TiO2 واجهة التوصيل في الفرقة، والالكترونات ويتم فصل الثقوب بكفاءة.

وهكذا، فإن الجرافين كافية (حوالي 1) لتسهيل هذا الفصل، ولكن بالإضافة إلى ذلك التركيز العالي في نتيجة مصفوفة في انخفاض نفاذية الجرافين. يضاف الجرافين إلى DSSC، تم تحسين photoanode في تشتت الضوء تفريق نحو فعال جزيئات الصبغة، ويوفر كفاءة القطب كبيرة من TIO2 النقي 39.

الجرافين / الكم نقطة (QD) الخلايا الشمسية

الجرافين والأنابيب النانوية الكربونية والكم نقطة صمة عار، وجعل الخلايا الشمسية تعمل بكامل طاقتها. في كل متآصل، إمكانات الجرافين أقصى الكم دوت التهجين. الكهربائي وترسب حمام الكيميائية على ITO، بنية الطبقات ويمكن الحصول على طبقة الجرافين والنقاط أقراص مدمجة الكم. هيكل الطبقات الأمثل يتكون من 8 يكرر من الجرافين - مؤتمر نزع السلاح طبقة ثنائية فيلم. هذا الجرافين - هيكل أقراص مدمجة يمكن أن تنتج ما يصل إلى كفاءة 16، خلال أنابيب الكربون النانوية - أقراص مدمجة أعلى 7 كفاءة و 11 أعلى من كفاءة الكربون مع فوكسل الإسوية أخرى.

وذلك لأن الجرافين إنتاج النقاط أفضل نوعية الدعامات، هيكل الطبقات في حين قمع إعادة التركيب من تهمة المقدمة من النقطة الكم إلى الجرافين نقل الإلكترون السريع.

الجرافين، جنبا إلى جنب الخلايا الشمسية

جنبا إلى جنب الخلايا الشمسية، والمعروف أيضا باسم الخلايا الشمسية متعددة مفترق طرق، وتتكون subcell من اثنين أو أكثر في سلسلة أو في التراص الموازي. ومن المتوقع أن الخلايا الشمسية يمكن ان تنتج نظريا ما يصل إلى 40 من الطاقة الشمسية كفاءة تحويل الطاقة، والخلايا الشمسية جنبا إلى جنب لديها القدرة للوصول إلى كفاءة 86.

حتى الآن، وقد تم تعزيز العديد من الخلايا الشمسية PCE من خلال استخدام الترتيب جنبا إلى جنب. باستخدام مزيج البوليمر مع الخلايا الشمسية منخفضة، والكربون الآخر يستخدم ITO عموما المشتقات، وقد درست جيدا، ولكن الخلايا الشمسية جنبا إلى جنب القائم على الجرافين لا يزال حقل جديد نسبيا.

ومع ذلك، فإن استخدام أكسيد الجرافين بعض التطورات الواعدة. لم تصل الجرافين ذروة الخلايا الشمسية جنبا إلى جنب من الخلايا الشمسية غير الجرافين، ولكن كما حقل جديد نسبيا من طاقاته وإمكانياته، الخلايا الشمسية نفقات الاستهلاك الشخصي جنبا إلى جنب بشكل خاص غير الجرافين مرتفع نسبيا.

واحد أكسيد الجرافين والبوليمرات تتكون من الخلايا الشمسية اثنين من خلية فرعية، جنبا إلى جنب. تتكون الخلية من طبقتين من أكسيد وخدمات العملاء في الجرافين نقية وأكسيد الجرافين MoO3 متصلة بواسطة طبقة تهمة إعادة التركيب والتكوين الألومنيوم.

سمك الخليط البوليمر ومكونات داخل الخلايا المختلفة المستخدمة، يمكن أن تنتج مثل هذه الخلايا 2.92 إلى 3.91 من نفقات الاستهلاك الشخصي. قد تكون مفتوحة دائرة الجهد للبطارية بين 1.23 V و1.69 التغييرات V، ولكن اعتمادا على المقاومة بين الأوراق أكسيد الجرافين طبقة ربط، والمقاومة هي وظيفة من سمك الأوراق أكسيد الجرافين.

خلية جنبا إلى جنب آخر باستخدام الجرافين التي تحتوي على الكربون جدار واحد الأنابيب النانوية أيضا. يتم استخدام مزيج من هذه المواد أيضا ايتو طبقة ربط مقرها والخلايا الفرعي للنقل حفرة. فيلم رقيق التي شكلتها هذه المتآصلة الكربون اثنين وتتكون كل خلية مشتركة الشمسية والخلايا الشمسية مقلوب، والخلايا الشمسية ذات الصلة نفقات الاستهلاك الشخصي بنسبة 3.50 وصولا إلى 2.90 على التوالي. الناتج الخلايا الشمسية، ولكن وجود نسبة أعلى من خلية alkylene التي تحتوي على نفس عدم وجود اتصال الجرافين طبقة الخلايا الشمسية PCE. على الرغم من هذا التطبيق، لا تشارك بشكل مباشر في التحت خلوية، ولكن وجود الجرافين يحسن الكفاءة العامة للجهاز.

تابع ون: تطبيق وتصنيف الخلايا الشمسية الجرافين - وهما