3 세대 태양 광 전지는 단일 밴드 갭 태양 전지에 대해 31-41 %의 전력 효율의 Shockley-Queisser 한계를 잠재적으로 극복 할 수있는 태양 전지입니다. 여기에는 반도체 pn 접합 ( “1 세대”) 및 박막 셀 ( “2 세대”)으로 만들어진 셀에 대한 다양한 범위가 포함됩니다. 일반적인 제 3 세대 시스템에는 비정질 실리콘 또는 갈륨 아세 나이드로 만든 다중 레이어 ( “직렬”) 셀이 포함되지만 이론적 인 발전에는 주파수 변환이 포함됩니다 (즉 셀이 빛의 주파수에 사용할 수없는 빛의 주파수를 변경하면 셀 사용 – 더 많은 전력 생산), 핫 캐리어 효과 및 기타 다중 캐리어 방출 기술.
신흥 태양 전지는 다음과 같습니다 :
구리 아연 주석 황화물 태양 전지 (CZTS) 및 유도 물질 CZTSe 및 CZTSSe
“Grätzel 셀”이라고도하는 염료 감응 형 태양 전지
유기 태양 전지
페 로브 스카이 트 태양 전지
양자점 태양 전지
특히 페 로브 스카이 트 세포 연구의 성과는 최근 연구 효율성이 20 % 이상으로 급상승하면서 대중에게 엄청난 관심을 받았다. 또한 다양한 저비용 애플리케이션을 제공합니다. 또한 신흥 기술인 집광기 광전지 (CPV)는 광학 렌즈 및 추적 시스템과 함께 고효율 다중 접합 태양 전지를 사용합니다.
기술
태양 전지는 무선 수신기의 가시 광선 대응 물로 생각할 수 있습니다. 리시버는 세 가지 기본 파트로 구성됩니다. 전파 (빛)를 안테나 재료의 전자의 파동 운동으로 변환하는 안테나, 전자가 안테나의 끝에서 튀어 오를 때 전자를 트랩하는 전자 밸브 및 선택한 주파수의 전자를 증폭하는 튜너가 있습니다. 광학 렉 테나로 알려진 시스템 인 라디오와 동일한 태양 전지를 만드는 것이 가능하지만 현재까지는 실용적이지 못했습니다.
대부분의 태양 전기 시장은 실리콘 기반 장치로 구성됩니다. 실리콘 셀에서 실리콘은 전자 밸브뿐만 아니라 안테나 (또는 전자 공여체, 기술적으로) 역할을합니다. 실리콘은 널리 사용 가능하며 상대적으로 저렴하며 태양열 집적에 이상적인 밴드 갭을 가지고 있습니다. 단점은 대량으로 실리콘을 생산하는 데 에너지가 많이 들고 경제적으로 많은 비용이 들며 필요한 양을 줄이기 위해 많은 노력을 기울여야한다는 것입니다. 또한 기계적으로 약하고 일반적으로 기계적지지 및 요소로부터의 보호로 사용되는 강한 유리 시트가 필요합니다. 유리만으로도 일반적인 태양 광 모듈 비용의 상당 부분을 차지합니다.
Shockley-Queisser 한계에 따르면, 전지의 이론 효율의 대다수는 밴드 갭과 태양 광자 사이의 에너지 차이 때문입니다. 밴드 갭보다 더 많은 에너지를 가진 광자는 광 여기를 유발할 수 있지만, 밴드 갭 에너지를 초과하는 에너지는 손실됩니다. 태양 스펙트럼을 고려해보십시오. 땅에 도달하는 빛의 단지 작은 부분 만 파란색이지만, 그 광자는 붉은 빛의 3 배의 에너지를 가지고 있습니다. 실리콘의 밴드 갭은 적색광에 비해 1.1eV이므로이 경우 파란색광의 에너지는 실리콘 셀에서 손실됩니다. 밴드 갭이 더 높게, 즉 청색으로 조정된다면, 이제 에너지는 포획되지만, 낮은 에너지 광자를 거부하는 비용으로 만 포착됩니다.
“직렬 셀 (tandem cell)”또는 “다중 접합 (multi-junction)”접근법을 사용하여 서로 다른 밴드 갭을 갖는 물질의 얇은 층을 적층함으로써 단일 접합 셀을 크게 향상시킬 수 있습니다. 전통적인 실리콘 준비 방법은 이러한 접근 방식에 적합하지 않습니다. 비정질 실리콘의 얇은 막이 Uni-Solar의 제품에 사용되었지만 다른 문제로 인해 기존 셀의 성능과 일치하지 못했습니다. 대부분의 직렬 형 셀 구조는 고성능 반도체, 특히 갈륨 아세 나이드 (GaAs)를 기반으로합니다. 3 층 GaAs 전지는 실험 예에서 41.6 %의 효율을 나타 냈습니다. 2013 년 9 월 4 층 셀의 효율성은 44.7 %에 도달했습니다.
수치 분석에 따르면 “완벽한”단층 태양 전지는 1.13eV의 밴드 갭을 가져야하며 이는 실리콘과 거의 동일합니다. 이러한 셀은 33.7 %의 최대 이론 전력 변환 효율을 가질 수 있습니다 – 적색 (적외선) 아래의 태양 광 전력이 손실되고 높은 색의 여분의 에너지도 손실됩니다. 2 층 셀의 경우, 한 층은 1.64eV로 조정되어야하고 다른 층은 0.94eV로 조정되어야하며 이론적 성능은 44 %입니다. 3 층 전지는 1.83, 1.16 및 0.71 eV로 조정해야하며 효율은 48 %입니다. 이론적 인 “무한 층”셀은 확산 광에 대해 이론적 효율 68.2 %를 갖습니다.
나노 기술을 중심으로 발견 된 새로운 태양 전지 기술이 현재 사용되고있는 여러 가지 재료 방법이 있습니다.
3 세대 라벨에는 비 반도체 기술 (폴리머 및 바이오 미 메틱 스 포함), 양자점, 직렬 / 다중 접합 셀, 중간 대역 태양 전지, 핫 캐리어 셀, 광자 상향 변환 및 하향 변환 기술, 태양 광 등이 포함되지만 여러 기술이 포함됩니다. Thermophotonics와 같은 열 기술은 Green이 3 세대라고 기술 한 기술 중 하나입니다.
또한 다음을 포함합니다 :
실리콘 나노 구조
인시던트 스펙트럼 (농도)을 수정하여 300-500 태양에 도달하고 32 % (이미 Sol3g 셀에서 달성)의 효율을 + 50 %로 향상시킵니다.
전압 또는 캐리어 수집을 향상시키기 위해 과도한 열 발생 (자외선으로 인해 발생)을 사용합니다.
적외선 스펙트럼을 사용하여 야간에 전기를 생산합니다.
제 4 세대 : 잡종
차세대 태양 전지는 기본 비용을 증가시키면서 현재의 3 세대 태양 전지 (3Gen)에 비해 향상된 에너지 변환 효율을 제공하는 무기 무기질 (inorganic-in-organic)을 기반으로합니다. 그들은 동일한 층 내에서 – 나노 구조 (무기물)의 수명 안정성과 전도성 고분자 필름 (유기물)의 저비용 및 유연성과 성능을위한 새로운 하이브리드 활성 물질 (유기 / 무기물)의 특성 활용 3Gen 장치 이상.