RU2404486C1 - Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе - Google Patents
Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2404486C1 RU2404486C1 RU2009143078/28A RU2009143078A RU2404486C1 RU 2404486 C1 RU2404486 C1 RU 2404486C1 RU 2009143078/28 A RU2009143078/28 A RU 2009143078/28A RU 2009143078 A RU2009143078 A RU 2009143078A RU 2404486 C1 RU2404486 C1 RU 2404486C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- solid
- solar cell
- carrier
- flexible carrier
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Изобретение относится к области полупроводниковых преобразователей энергии, а более конкретно к солнечным элементам со сверхтонким поглощающим слоем. Конструкция данного солнечного элемента состоит из твердотельного гибкого проводящего носителя и расположенной на нем многослойной структуры. Твердотельный носитель выполнен из титана и является одновременно слоем нижнего электрода. Многослойная структура содержит слой акцептора электронов из пористого оксида титана, функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда, выполненный в виде тонкой пленки халькогенида металла n-типа проводимости, планаризующего слоя акцептора дырок, выполненного в виде пленки вырожденного полупроводника р-типа проводимости, и верхний прозрачный электрод. Изобретение обеспечивает расширение температурного диапазона работоспособности, повышение надежности и улучшение эксплуатационных свойств солнечного элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области полупроводниковых преобразователей энергии, а более конкретно к солнечным элементам со сверхтонким поглощающим слоем.
Известен ряд полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей энергии [1-3], которые используются в солнечных батареях.
Известен солнечный элемент, включающий твердотельный прозрачный носитель, проводящий слой нижнего электрода, слой акцептора электронов с развитой поверхностью (выполнен из пористого оксида титана), слой сенсибилизирующего красителя, электролит и верхний электрод [1]. Недостатком данного солнечного элемента является наличие в его конструкции жидкого электролита, что снижает области применения такого солнечного элемента и срок его эксплуатации.
Известен солнечный элемент [2]. Он включает твердотельный прозрачный носитель, проводящий слой нижнего электрода, слой акцептора электронов из оксида титана, функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда, планаризующий слой акцептора дырок и металлический верхний электрод. Недостатком данного солнечного элемента является то, что в нем используется планарный слой оксида титана, характеризующийся неэффективной морфологией поверхности, что не обеспечивает приемлемого значения его КПД.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, является солнечный элемент [3]. Солнечный элемент выполнен в виде многослойной структуры, расположенной на поверхности твердотельного гибкого проводящего носителя, который одновременно является нижним электродом. Многослойная структура содержит слой акцептора электронов из пористого оксида титана, функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда (сенсибилизирующий краситель), слой акцептора дырок (электролит), верхний прозрачный электрод. Недостатком данного солнечного элемента является наличие в его конструкции жидкого электролита, это существенно ограничивает температурный диапазон его работоспособности, что, в свою очередь, снижает области применения такого солнечного элемента и срок его эксплуатации. Он характеризуется невысокой надежностью.
Задача - расширение температурного диапазона работоспособности, надежности и улучшение эксплуатационных свойств солнечного элемента.
Сущность изобретения заключается в следующем. Солнечный элемент состоит из твердотельного гибкого проводящего носителя и расположенной на нем многослойной структуры. Твердотельный носитель является одновременно слоем нижнего электрода. Многослойная структура содержит слой акцептора электронов из пористого оксида титана, функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда, планаризующий слой акцептора дырок и верхний прозрачный электрод. Функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда выполнен в виде тонкой пленки халькогенида металла n-типа проводимости. Планаризующий слой акцептора дырок выполнен в виде пленки вырожденного полупроводника p-типа проводимости. Твердотельный носитель может быть выполнен из титана.
В отличие от конструкции-прототипа конструкция предложенного солнечного элемента содержит функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда, выполненный в виде тонкой пленки халькогенида металла n-типа проводимости, а планаризующий слой акцептора дырок, выполненный в виде пленки вырожденного полупроводника p-типа проводимости. Это позволило исключить из конструкции солнечного элемента жидкий функциональный слой и расширить температурный диапазон работоспособности, в отличие от прототипа, с 70°С до 300°С. Это, в свою очередь, качественно расширяет области применения такого солнечного элемента и срок его эксплуатации. Он характеризуется повышенной надежностью. В качестве гибкого проводящего носителя может быть применена титановая фольга. Выбор титановой фольги позволяет упростить технологические условия реализации заявляемой конструкции солнечного элемента, поскольку, проведя анодное окисление ее приповерхностной области, реализуем на поверхности твердотельного носителя слой акцептора электронов из пористого оксида титана. В данном случае обеспечивается повышенная сцепляемость поверхностей твердотельного носителя и слоя акцептора электронов. Это повышает надежность конструкции в целом.
Схематическое представление твердотельного солнечного элемента на проводящем гибком носителе приведено на чертеже, где 1 - твердотельный гибкий носитель и слой нижнего электрода, 2 - слой акцептора электронов из оксида титана, 3 - функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда, 4 - планаризующий слой акцептора дырок, 5 - верхний электрод.
Пример исполнения.
Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе содержит твердотельный гибкий проводящий носитель. Твердотельный носитель выполнен из титановой фольги и является одновременно слоем нижнего электрода. На титановой фольге расположен слой акцептора электронов из пористого оксида титана (TiO2-x), полученного анодным окислением титановой фольги. На слое пористого оксида титана расположен функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда, представляющий собой сверхтонкий слой сульфида индия (In2S3). Далее расположен планаризующий слой акцептора дырок. Он выполнен из тиоцианата меди (CuSCN). На планаризующем слое расположен верхний электрод, представляющий собой тонкую прозрачную пленку из легированного сурьмой оксида цинка (ZnO:Sb).
Экономическая эффективность от использования предложенной конструкции солнечного элемента связана с расширением его областей применения и срока его эксплуатации. Практическая значимость обусловлена тем, что предложенное устройство является альтернативой традиционным преобразователям энергии (ТЭС, ГЭС, АЭС и др.), характеризуется малой себестоимостью, является мобильным в условиях эксплуатации.
Источники информации
1. Патент США US 2008092955, H01L 31/00.
2. S.Gavrilov, I.Oja, В.Lim, A.Belaidi, W.Bohne, E.Strub, J.Rohrich, M.-Ch. Lux-Steiner, Th.Dittrich. Charge selective contact on ultra-thin In(OH)×Sy/Pb(OH)×Sy heterostructure prepared by SILAR. Phys. stat. sol. (a). 2006. V.203. № 5. P.1024-1029.
3. Патент США US 6335480, H01L 31/00 - прототип.
Claims (2)
1. Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе, состоящий из твердотельного проводящего гибкого носителя, который одновременно является нижним электродом, и последовательно расположенных на нем слоя полупроводникового акцептора электронов из пористого оксида титана, функционального слоя для генерации и разделения неравновесных носителей заряда, планаризующего слоя акцептора дырок и верхнего прозрачного электрода, отличающийся тем, что функциональный слой для генерации и разделения неравновесных носителей заряда выполнен в виде тонкой пленки халькогенида металла n-типа проводимости, а слой акцептора дырок выполнен в виде пленки вырожденного полупроводника р-типа проводимости.
2. Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе по п.1, отличающийся тем, что твердотельный проводящий гибкий носитель выполнен из титана.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009143078/28A RU2404486C1 (ru) | 2009-11-24 | 2009-11-24 | Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009143078/28A RU2404486C1 (ru) | 2009-11-24 | 2009-11-24 | Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2404486C1 true RU2404486C1 (ru) | 2010-11-20 |
Family
ID=44058542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009143078/28A RU2404486C1 (ru) | 2009-11-24 | 2009-11-24 | Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2404486C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542887C2 (ru) * | 2013-07-05 | 2015-02-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Энергоэффективное охлаждающее устройство |
| RU2594294C2 (ru) * | 2011-10-11 | 2016-08-10 | Эксегер Свиден Аб | Способ для изготовления солнечных элементов, сенсибилизированных красителем, и солнечные элементы, изготовленные указанным способом |
-
2009
- 2009-11-24 RU RU2009143078/28A patent/RU2404486C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594294C2 (ru) * | 2011-10-11 | 2016-08-10 | Эксегер Свиден Аб | Способ для изготовления солнечных элементов, сенсибилизированных красителем, и солнечные элементы, изготовленные указанным способом |
| RU2542887C2 (ru) * | 2013-07-05 | 2015-02-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Энергоэффективное охлаждающее устройство |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xue et al. | Hybridizing energy conversion and storage in a mechanical-to-electrochemical process for self-charging power cell | |
| Rajpure et al. | Sb2S3 semiconductor-septum rechargeable storage cell | |
| US20090146604A1 (en) | Complex lithium secondary battery and electronic device employing the same | |
| JP2009021585A (ja) | ナノ構造太陽電池 | |
| US20040195564A1 (en) | Hybrid solid state/electrochemical photoelectrode for hyrodrogen production | |
| JPS6248928A (ja) | 光電池デバイス | |
| TW200952189A (en) | Porous silicon quantum dot photodetector | |
| Kawata et al. | Dye-sensitised and perovskite solar cells as indoor energy harvestors | |
| JP5560610B2 (ja) | 発電装置及びそのような発電装置を備えた発電システム | |
| Yuan et al. | Integration of solar cells with hierarchical CoSx nanonets hybrid supercapacitors for self-powered photodetection systems | |
| ES2947010T3 (es) | Unidad de generación solar en tándem de tres terminales | |
| RU2404486C1 (ru) | Твердотельный солнечный элемент на гибком носителе | |
| Farhadi et al. | A Theoretical Survey on the Potential Performance of a Perovskite Solar Cell Based on an Ultrathin Organic-Inorganic Electron Transporting Layer | |
| JP2012532456A (ja) | 太陽光発電装置 | |
| Nanduri et al. | Numerical simulation and performance optimization of perovskite solar cell | |
| CN102347382A (zh) | 光伏器件 | |
| KR100535343B1 (ko) | 열전 전극을 이용한 염료감응형 태양전지 | |
| JP2012231142A (ja) | 太陽電池 | |
| JP5737462B2 (ja) | 発電装置及びそのような発電装置を備えた発電システム | |
| JP2012023351A (ja) | 光電変換装置 | |
| CN209435171U (zh) | 太阳能电池组件 | |
| Madhu et al. | Clean energy for sustainable development: Importance of new materials | |
| KR101765922B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| JP2009054586A (ja) | 非混和性電解液を含む光電池 | |
| Pawar et al. | Studies on electrochemical photovoltaic cells formed with Bi2CdS4 film electrodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161125 |