Inleiding tot soorten flexibele zonnecellen

Amorf silicium
De dikte van flexibele amorf silicium (a-Si) batterijen is 1/300 van die van kristallijn silicium batterijen, wat de kosten van grondstoffen verder kan verlagen. Een doorbraak in flexibele amorf siliciumbatterijen was de voorgestelde triple junction stack-batterijstructuur in 1997, die de conversie-efficiëntie en stabiliteit verbeterde en een stabiele conversie-efficiëntie van 8,0 procent tot 8,5 procent bereikte.
Als we de amorfe silicium flexibele batterij van United Solar Ovonic Company in de Verenigde Staten als voorbeeld nemen, omvat de amorfe silicium triple junction stack-batterijstructuur drie lagen pn-junctie-absorptielagen met verschillende bandafstanden. De bovenste batterij gebruikt amorf silicium a-Si met een bandafstand van 1,8 eV om blauw licht te absorberen. De tussenliggende batterij maakt gebruik van een siliciumgermaniumlegering a-SiGe met een bandafstand van 1,6 eV, die groen licht absorbeert en een Ge-gehalte heeft van 10 procent tot 15 procent. De siliciumgermaniumlegering a-SiGe met een bandafstand van 1,4 eV voor de onderste batterij absorbeert 40 tot 50 procent van rood en infrarood licht, met een hoog gehalte aan Ge. Nadat het zonlicht achtereenvolgens door de drie lagen halfgeleiderabsorptielaag is gegaan, is er nog steeds een deel van het licht dat niet is geabsorbeerd. Na te zijn gereflecteerd door de terugreflectielaag van Al/ZnO, keert het terug naar de drie lagen halfgeleiderabsorptielaag en ondergaat een ander absorptieproces. De achterreflectielaag speelt een lichtvangende rol. Op deze manier kunnen flexibele amorfe siliciumbatterijen inkomend en uitgaand licht effectiever absorberen, de conversie-efficiëntie en het uitgangsvermogen verbeteren en betere prestaties leveren bij weinig invallend en verstrooid licht.
Vanaf 2016 produceerde alleen Xunli Solar flexibele dunne-filmbatterijen en -componenten van amorf silicium in China, met een conversie-efficiëntie van 8-10 procent en een totale dikte van slechts 1,5 mm. In producttoepassingen zijn er naast roll-to-roll flexibele dunne-filmcomponenten ook opvouwbare oplaadpakketten die de toepassing van flexibel amorf silicium uitbreiden.
Koper indium gallium selenium
Halverwege-1970s begonnen mensen koper-indium-gallium-selenium-dunne-filmbatterijen (CIGS) te bestuderen. CIGS dunne films behoren tot chalcopyrietkristallen met instelbare bandafstanden. Vanwege de vereiste van zonnecellen voor een bandafstand van 1 tot 1,7 eV, kan de bandafstand van CIGS naar behoefte worden aangepast door de inhoud van groep III-kationen In, Ga, Al en groep VI-anionen Se, S te wijzigen. Vergeleken met tot amorf silicium heeft CIGS-kristal minder interne defecten, stabielere prestaties en een levensduur van de module tot 25 jaar. Tijdens het gebruik van de module kan de beweging van koperionen defecten herstellen, zodat de prestaties van de module blijven verbeteren, wat in tegenstelling is tot het foto-geïnduceerde vervaleffect of het SW-effect (Staebler Wronskieflect) van amorf silicium.
Biologisch
In organische fotovoltaïsche (OPV) zonnecellen bestaat het absorberende medium voor organische halfgeleiders gewoonlijk uit een mengsel van donor- en acceptormaterialen. Donormaterialen zijn goed in het geven van elektronen, het absorberen van gaten en het hebben van een positieve lading na mengen. Geconjugeerde polymeren zijn typische donormaterialen. Het acceptormateriaal is goed in het absorberen van elektronen en het geven van gaten, en heeft na mengen een negatieve lading. Fullereen (C60) is een typisch acceptormateriaal.
Excitonen zijn gebonden elektron-gatenparen, die gestimuleerde quasi-deeltjes zijn. Na te zijn gestimuleerd, scheiden de elektronen en gaten zich, maar de elektronengatenparen trekken elkaar nog steeds aan door de elektrostatische Coulomb-kracht, die niet volledig kan worden gescheiden vanwege Coulomb-binding, waardoor excitonen worden gevormd. Er zijn twee soorten excitonen, watts
Wannier Mottexcition en Frenkel exciton. Varni-modelexcitonen komen voor in halfgeleiders van kristallijn silicium, waar elektronen die in de geleidingsband worden geëxciteerd en gaten in de valentieband gebonden toestanden vormen, met een zwakke Coulomb-kracht van ongeveer {{0}}.01 eV. Frenkel-excitonen komen voor in donormaterialen in organische media en de Coulomb-kracht daartussen is sterk, ongeveer 0,3 eV