Uvod u vrste fleksibilnih solarnih ćelija

Amorfni silicijum
Debljina fleksibilnih baterija amorfnog silicijuma (a-Si) je 1/300 debljine kristalnih silicijumskih baterija, što može dodatno smanjiti cijenu sirovina. Proboj u amorfnim silicijumskim fleksibilnim baterijama bila je predložena struktura baterija sa trostrukim spojem 1997. godine, koja je poboljšala efikasnost i stabilnost konverzije i postigla stabilnu efikasnost konverzije od 8,0 do 8,5 procenata.
Uzimajući amorfnu silicijumsku fleksibilnu bateriju kompanije United Solar Ovonic Company u Sjedinjenim Državama kao primjer, struktura trostrukog spoja amorfnog silicija uključuje tri sloja apsorpcionih slojeva pn spoja s različitim razmacima u pojasu. Gornja baterija koristi amorfni silicijum a-Si sa razmakom od 1,8 eV da apsorbuje plavo svetlo. Srednja baterija koristi leguru silicijum germanijuma a-SiGe sa razmakom od 1,6 eV, koja apsorbuje zeleno svetlo i ima sadržaj Ge od 10 do 15 procenata. Silicijum germanijumska legura a-SiGe sa razmakom od 1,4 eV za donju bateriju apsorbuje 40 do 50 procenata crvene i infracrvene svetlosti, sa visokim sadržajem Ge. Nakon što sunčeva svjetlost zauzvrat prođe kroz tri sloja poluvodičkog apsorpcionog sloja, još uvijek postoji dio svjetlosti koji nije apsorbovan. Nakon što se reflektuje od zadnjeg reflektivnog sloja Al/ZnO, vraća se u tri sloja poluprovodničkog apsorpcionog sloja i prolazi kroz drugi proces apsorpcije. Stražnji reflektirajući sloj igra ulogu hvatanja svjetlosti. Na ovaj način, amorfne silicijumske fleksibilne baterije mogu efikasnije apsorbovati dolaznu i odlaznu svetlost, poboljšati efikasnost konverzije i izlaznu snagu, i postići bolje performanse u uslovima niskog upada i raspršenog svetla.
Od 2016. godine, samo je Xunli Solar proizvodio amorfne silikonske fleksibilne tankofilne baterije i komponente u Kini, s efikasnošću konverzije od 8-10 posto i ukupnom debljinom od samo 1,5 mm. U primjenama proizvoda, pored fleksibilnih tankoslojnih komponenti roll to roll, postoje i sklopivi paketi za punjenje koji proširuju primjenu fleksibilnog amorfnog silicija.
Bakar indijum galijum selen
Sredinom{0}}, ljudi su počeli proučavati bakar indijum galijum selen (CIGS) tankoslojne baterije. CIGS tanki filmovi pripadaju kristalima halkopirita sa podesivim razmakom pojasa. Zbog zahtjeva solarnih ćelija za pojasnim razmakom od 1 do 1,7 eV, pojasni pojas CIGS-a može se podesiti po potrebi promjenom sadržaja kationa grupe III In, Ga, Al i anjona grupe VI Se, S. Upoređeno u odnosu na amorfni silicijum, CIGS kristal ima manje unutrašnjih defekata, stabilnije performanse i životni vek modula do 25 godina. Tokom upotrebe modula, kretanje iona bakra može popraviti defekte, tako da će performanse modula nastaviti da se poboljšavaju, što je u suprotnosti sa efektom fotoinduciranog raspada ili SW efektom (Staebler Wronskieflect) amorfnog silicijuma.
Organic
U organskim fotonaponskim (OPV) solarnim ćelijama, organski poluvodički apsorbirajući medij obično se sastoji od mješavine materijala donora i akceptora. Donorski materijali su dobri u davanju elektrona, upijanju rupa i pozitivnom naboju nakon miješanja. Konjugirani polimeri su tipični donatorski materijali. Akceptorski materijal je dobar u apsorpciji elektrona i stvaranju rupa, a nakon miješanja ima negativan naboj. Fuleren (C60) je tipičan akceptorski materijal.
Eksitoni su vezani parovi elektronskih rupa, koji su stimulirane kvazičestice. Nakon stimulacije, elektroni i rupe se razdvajaju, ali parovi elektronskih rupa i dalje privlače jedni druge kroz elektrostatičku Coulombovu silu, koja se ne može potpuno razdvojiti zbog Coulombovog vezivanja, formirajući eksitone. Postoje dvije vrste eksitona, vati
Wannier Motexcition i Frenkel exciton. Eksitoni Varnijevog modela postoje u kristalnim silicijumskim poluvodičima, gdje elektroni pobuđeni u pojas provodljivosti i rupe u valentnom pojasu formiraju vezana stanja, sa slabom Coulomb silom od oko {{0}}.01 eV. Frenkelovi ekscitoni postoje u donorskim materijalima u organskim medijima, a Kulonova sila između njih je jaka, oko 0,3 eV