Γιατί τα ηλεκτρόδια άνθρακα ταιριάζουν σε φωτοβολταϊκές συσκευές
Η ηλιακή βιομηχανία συνεχίζει να αναπτύσσει φωτοβολταϊκές τεχνολογίες που βελτιώνουν την απόδοση, τη σταθερότητα και την επεκτασιμότητα της κατασκευής. Τα υλικά με βάση τον γραφίτη και τον άνθρακα-διαδραματίζουν αυξανόμενο ρόλο στα κύτταρα επόμενης-γενιάς, ιδιαίτερα τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη και τα ευαισθητοποιημένα με βαφή-ηλιακά κύτταρα, όπου τα στρώματα άνθρακα λειτουργούν ως πίσω ηλεκτρόδια ή αντίθετα ηλεκτρόδια στη θέση των πολύτιμων μετάλλων.
Τρία ακίνητα εξηγούν το ενδιαφέρον. Ο γραφίτης μεταφέρει ηλεκτρισμό αρκετά καλά ώστε να συλλέγει και να μεταφέρει φορτίο. είναι χημικά σταθερό παρουσία ηλεκτρολυτών με βάση την υγρασία, το οξυγόνο και το ιωδιούχο-. και κοστίζει πολύ λιγότερο από χρυσό, ασήμι ή πλατίνα, ενώ παραμένει συμβατό με τις διαδικασίες εκτύπωσης και επίστρωσης που χρησιμοποιούνται σε μεγάλα υποστρώματα.
Πίσω ηλεκτρόδια γραφίτη σε ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη
Σε μια ηλιακή κυψέλη περοβσκίτη το πίσω ηλεκτρόδιο συλλέγει και μεταφέρει το φορτίο που δημιουργείται κατά τη διάρκεια της φωτοβολταϊκής διαδικασίας. Τα στρώματα άνθρακα και γραφίτη έχουν ερευνηθεί ευρέως ως υποκατάστατα ηλεκτροδίων εξατμισμένου μετάλλου και φέρνουν αρκετά πρακτικά πλεονεκτήματα στη στοίβα συσκευών.
Αποτελεσματική συλλογή χρεώσεων- ένα αγώγιμο στρώμα άνθρακα παρέχει μια συνεχή διαδρομή για την εξαγωγή του φορέα, μειώνοντας τις απώλειες αντίστασης μέσα στο στοιχείο.
Χημική σταθερότηταΟ άνθρακας - είναι λιγότερο ευαίσθητος από τα μεταλλικά ηλεκτρόδια στη διάβρωση και τη μετανάστευση ιόντων και ανέχεται την υγρασία και τη θερμική έκθεση που συναντάται κατά τη λειτουργία.
Χαμηλό-κόστος, κλιμακούμενη κατάθεσηΟι πάστες γραφίτη και τα μελάνια άνθρακα - μπορούν να εφαρμοστούν με μεταξοτυπία, σχισμή-επικάλυψη μήτρας ή επίστρωση λεπίδων, υποστηρίζοντας παραγωγή μεγάλης-περιοχής με μειωμένη σπατάλη υλικών.
Μηχανική στιβαρότητα- ένα ηλεκτρόδιο τυπωμένου άνθρακα είναι λιγότερο εύθραυστο από μια λεπτή μεμβράνη εξατμισμένου μετάλλου και μπορεί να φιλοξενήσει εύκαμπτα υποστρώματα.
Αυτά τα χαρακτηριστικά καθιστούν τις συσκευές περοβσκίτη με βάση τον άνθρακα- μια σημαντική οδό προς πιο σταθερά και εμπορικά κλιμακούμενα φωτοβολταϊκά.
Ηλεκτρόδια μετρητή άνθρακα σε ευαισθητοποιημένα ηλιακά κύτταρα με χρωστική-
Σε ευαισθητοποιημένα με χρωστικές ηλιακές κυψέλες το αντίθετο ηλεκτρόδιο καταλύει την αναγωγή των ιόντων τρι-ιωδίου στον ηλεκτρολύτη και ολοκληρώνει τη διαδρομή μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η πλατίνα εκτελεί παραδοσιακά αυτόν τον ρόλο λόγω της καταλυτικής της δραστηριότητας, αλλά το κόστος της περιορίζει την εμπορική ανάπτυξη μεγάλης-κλίμακας.
Ο γραφίτης και άλλα υλικά άνθρακα αντιμετωπίζουν αυτόν τον περιορισμό ενώ διατηρούν το ηλεκτρόδιο λειτουργικό:
Καλή ηλεκτρική αγωγιμότηταγια αποτελεσματική συλλογή ηλεκτρονίων στην περιοχή του ηλεκτροδίου.
Επαρκής καταλυτική δραστηριότηταγια την αντίδραση οξειδοαναγωγής ιωδίου/τρι-ιωδιδίου στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου.
Χαμηλότερο κόστος υλικούαπό την πλατίνα, η οποία είναι καθοριστική για τις-ευαίσθητες μονάδες κόστους.
Καταλληλότητα για ευέλικτες και-συσκευές μεγάλης περιοχής, καθώς το ηλεκτρόδιο μπορεί να εκτυπωθεί αντί να εναποτεθεί υπό κενό.
Ως εκ τούτου, τα αντίθετα ηλεκτρόδια{0}}με βάση τον άνθρακα μελετώνται ολοένα και περισσότερο ως οικονομικές αντικαταστάσεις σε ευαισθητοποιημένες με χρωστικές μονάδες-καθώς και σε υβριδικές και διαδοχικές αρχιτεκτονικές.
Σύγκριση ιδιοκτησίας και ζητήματα παραγωγής
Οι ιδιότητες λειτουργίας ενός ηλεκτροδίου άνθρακα εξαρτώνται από τον βαθμό γραφίτη, το σύστημα συνδετικού υλικού και τη μέθοδο εναπόθεσης, επομένως μια προδιαγραφή θα πρέπει να ακολουθεί τον σχεδιασμό της συσκευής και όχι μια μεμονωμένη τιμή φύλλου δεδομένων.
| Ιδιοκτησία | Όφελος στην ηλιακή κυψέλη | Παράμετρος προς έλεγχο |
|---|---|---|
| Υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα | Αποτελεσματική συλλογή και μεταφορά τελών | Αντίσταση του τυπωμένου στρώματος |
| Χημική σταθερότητα | Αντοχή στη διάβρωση και την υποβάθμιση | Καθαρότητα, τέφρα και περιεκτικότητα σε θείο |
| Χαμηλό κόστος υλικού | Μειωμένα έξοδα κατασκευής μονάδων | Επιλογή βαθμού και συνδετικού υλικού |
| Συμβατότητα εκτύπωσης | Κατάλληλο για κλιμακούμενη παραγωγή | Κατανομή μεγέθους σωματιδίων, ρεολογία πάστας |
| Άφθονοι πόροι άνθρακα | Υποστηρίζει τη βιώσιμη ενεργειακή ανάπτυξη | Ιχνηλασιμότητα πρώτων υλών |
Η κατανομή μεγέθους σωματιδίων και το ιξώδες της πάστας καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τον ορισμό της εκτύπωσης και την ομοιομορφία του στρώματος, ενώ τα επίπεδα τέφρας και θείου επηρεάζουν τη μακροπρόθεσμη-σταθερότητα παρουσία του ηλεκτρολύτη. Οι συνθήκες ξήρανσης και σκλήρυνσης πρέπει επίσης να ταιριάζουν με το υπόστρωμα, επειδή το όριο θερμοκρασίας ενός στρώματος περοβσκίτη είναι πολύ χαμηλότερο από τη θερμοκρασία γραφιτοποίησης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή του ίδιου του γραφίτη.
Οδηγίες Αιτήσεων και Επιλογής
Τα υλικά γραφίτη και άνθρακα χρησιμοποιούνται κυρίως σε οπίσθια ηλεκτρόδια περοβσκίτη, σε ευαισθητοποιημένα αντίθετα ηλεκτρόδια με βαφή, σε εύκαμπτες φωτοβολταϊκές συσκευές, σε τυπωμένα ηλιακά πλαίσια και σε συστήματα-μεγάλης περιοχής-χαμηλού κόστους. Με την αυξανόμενη ζήτηση για προσιτές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ο ρόλος των ηλεκτροδίων άνθρακα στην κατασκευή κυψελών αναμένεται να αυξηθεί.
Για μια προδιαγραφή αγοράς, διορθώστε τις ιδιότητες που ελέγχει η διαδικασία εναπόθεσης και μπορείτε να επαληθεύσετε: κατανομή μεγέθους σωματιδίων, ειδική επιφάνεια που μετρήθηκε με τη μέθοδο BET σε GB/T 19587 και ISO 9277, περιεκτικότητα σε τέφρα, περιεκτικότητα σε θείο και υγρασία. Για προϊόντα βιομηχανικών ηλεκτροδίων γραφίτη που παρέχονται χύμα, οι απαιτήσεις διαστάσεων και χαρακτηρισμού αναφέρονται συνήθως στα GB/T 3072 και IEC 60239 και η ίδια πειθαρχία καθορισμένων ορίων και επαλήθευσης παρτίδας ισχύει για ποιότητες που έχουν αναπτυχθεί για φωτοβολταϊκή χρήση.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε: Γιατί να αντικαταστήσετε τα μεταλλικά ηλεκτρόδια με γραφίτη στα ηλιακά κύτταρα;
Ο γραφίτης προσφέρει καλή αγωγιμότητα και χημική σταθερότητα με πολύ χαμηλότερο κόστος υλικού και μπορεί να εκτυπωθεί σε μεγάλα ή εύκαμπτα υποστρώματα αντί να εναποτίθεται υπό κενό.
Ε: Πώς λειτουργεί ένα αντίθετο ηλεκτρόδιο άνθρακα σε ένα ευαισθητοποιημένο στοιχείο με χρωστική-;
Καταλύει την αναγωγή των ιόντων τρι-ιωδιδίου στον ηλεκτρολύτη και συλλέγει ηλεκτρόνια, ολοκληρώνοντας το κύκλωμα που συνήθως εξυπηρετεί η πλατίνα σε αυτόν τον τύπο κυψελών.
Ε: Είναι τα ηλεκτρόδια άνθρακα εξίσου αποτελεσματικά με τα αντίθετα ηλεκτρόδια πλατίνας;
Η αγωγιμότητα και η καταλυτική δραστηριότητα εξαρτώνται από την ποιότητα του γραφίτη, το συνδετικό υλικό και την οδό εναπόθεσης. Ένα καλά καθορισμένο-στρώμα τυπωμένου άνθρακα παρέχει επαρκή απόδοση για πολλά σχέδια που έχουν ευαισθητοποιηθεί σε βαφές-με σημαντικά χαμηλότερο κόστος.
Ε: Ποια ιδιότητα επηρεάζει περισσότερο την ποιότητα των εκτυπωμένων ηλεκτροδίων;
Κατανομή μεγέθους σωματιδίων μαζί με ρεολογία πάστας. Τόσο ελέγχουν τον ορισμό εκτύπωσης, την ομοιομορφία του πάχους του στρώματος και την ειδική αντίσταση του τελικού φιλμ.
Ε: Γιατί έχει σημασία η περιεκτικότητα σε στάχτη και θείο;
Οι υπολειμματικές ακαθαρσίες μπορούν να αντιδράσουν με τον ηλεκτρολύτη και να υποβαθμίσουν τη σταθερότητα της συσκευής με την πάροδο του χρόνου, επομένως τα όρια καθαρότητας συνήθως συμφωνούνται παράλληλα με τις ηλεκτρικές απαιτήσεις.
Ε: Ποιες δοκιμές πρέπει να συνοδεύουν μια αποστολή;
Πιστοποιητικό παρτίδας που καλύπτει την κατανομή μεγέθους σωματιδίων, την επιφάνεια BET, την περιεκτικότητα σε τέφρα και θείο, την υγρασία και, κατά περίπτωση, την ειδική αντίσταση ενός συμπιεσμένου ή τυπωμένου δείγματος.