Dwutlenek cyny może skutecznie poprawić wydajność wytwarzania energii słonecznej? Półprzewodniki również mają materiały przezroczyste?

Kryzys energetyczny zawsze był częstym tematem, a rozwój nowych odnawialnych źródeł energii i poprawa wykorzystania energii to długoterminowe plany produkcji i rozwoju. Wśród nich, rozwój energii słonecznej przyciągnął uwagę światowych badaczy , ponieważ jest ona pozyskiwana ze słońca i niewyczerpalna . Jednak efektywność konwersji energii słonecznej na energię elektryczną lub chemiczną była zawsze krytykowana i stanowiła poważne wąskie gardło dla…   rozwój energii słonecznej .

Badania ogniw słonecznych są nierozerwalnie związane z półprzewodnikami. Ogólnie rzecz biorąc , im bardziej przezroczysty jest kolor półprzewodników , tym lepsza będzie ich przewodność i wydajność .   W naszym życiu występują materiały przezroczyste, takie jak szkło, plastik,   Półprzewodniki ( dwutlenek krzemu i dwutlenek tytanu ) itd. Jednak materiały, które są jednocześnie przezroczyste i przewodzące prąd elektryczny, są bardzo rzadkie. Połączenie tych dwóch substancji nie było możliwe do momentu odkrycia przez naukowców dwutlenku cyny. Niedawno naukowcy odkryli, że dwutlenek cyny, materiał charakteryzujący się zarówno przezroczystością, jak i dobrą przewodnością elektryczną, jest doskonałym materiałem półprzewodnikowym.

Ruchliwość jest ważnym wskaźnikiem pomiaru wydajności półprzewodników i jest ściśle związana z prędkością przemieszczania się elektronów wewnątrz substancji. Cyna i tlen w dwutlenku cyny łączą się ze sobą poprzez wiązanie jonowe. Naukowcy odkryli, że ruchliwość elektronów w warstwie dwutlenku cyny jest bardzo wysoka. Tak wysoka ruchliwość pozwala dwutlenkowi cyny posiadać zarówno właściwości przewodzące, jak i transparentne. Półprzewodniki stanowią podstawę produkcji chipów komputerowych i paneli słonecznych. Donosi się, że rozwój tego materiału znajdzie zastosowanie w diodach LED nowej generacji, fotowoltaicznych panelach słonecznych lub technologii wyświetlaczy dotykowych.

Dwutlenek cyny jest wykorzystywany w przemyśle od 1960 roku, m.in. w czujnikach gazu i przezroczystych elektrodach urządzeń solarnych. Wysoka ruchliwość elektronów w dwutlenku cyny sprawia, że ​​jest on niezbędnym materiałem do tych zastosowań.. H Większa ruchliwość elektronów byłaby lepsza w większości zastosowań . Jedyną wadą jest jednak to, że dwutlenek cyny wykazuje tak wysoką ruchliwość elektronów tylko w kryształach objętościowych . Naukowcy stwierdzili, że dwutlenek cyny wykazywał najwyższą ruchliwość w warstwie.

W przypadku dwutlenku cyny, zwiększenie ruchliwości może nie tylko poprawić przewodność materiału, ale także jego przezroczystość. Im bardziej przezroczysty jest półprzewodnik , tym więcej światła przepuszcza. Z tego powodu zastosowanie go w ogniwach słonecznych jest najbardziej odpowiednie. Naukowcy stworzyli cienką warstwę dwutlenku cyny i odkryli, że pasmo długości fal, które ta cienka warstwa może przepuszczać, obejmuje światło widzialne i bliską podczerwień (główny obszar koncentracji energii słonecznej), co ma duże znaczenie dla współczynnika konwersji fotowoltaicznych paneli słonecznych .