如果用銫做太陽能電池可以嗎?

時間 2021-06-07 09:16:02

1樓:FATRI

太陽能電池就是一種基於光生伏特效應將太Sunny能直接轉化為電能的器件。光照的時候,矽最外層吸收能量成為自由電子,同時產生乙個空穴,形成電子空穴對。如當電子空穴對在PN結內建電場的區域產生時,空穴會向P區移動,而電子則會向N區移動。

利用這個電勢差我們產生了電流。

所以製造太陽能電池,我們首先要製備PN結。通過摻雜,我們可以很容易得把本徵矽變成P型半導體或者是N型半導體。這也是為什麼第一代跟第二代太陽能電池都是基於矽製備的。

除了PN結之外,肖特基勢壘(Schottky barrier)也可以產生內建電場。如果想用金屬做太陽能電池,就需要找到與之相應的半導體材料,使得金屬的功函式(work function)和半導體的費公尺面(Fermi level)之間的禁帶寬度和可見光的能量差不多,這樣材料就可以將可見光吸收。目前已知的用銫做的太陽能電池有copper indium gallium selenide solar cell (CIGS cell)

2樓:船到橋頭自然沉

太陽能光伏發電的本質是運用光生伏打效應,最早由赫茲發現,後來愛因斯坦運用計算總結出公式Ek=hv-W h是蒲朗克常數約h=6.63×10^-34 J·s, v是光的頻率,w就是逸出功了

那麼,可以用這個原理,製造出利用光子的能量去改變電子的位置而形成電流。

根據愛因斯坦光電效應理論來說,光電子的最大初速度由入射光的頻率和金屬的逸出功共同決定,而銫的電子震動頻率較高,逸出功所對應的Sunny頻率相對較少,眾所周知太Sunny能量最高的波段在可見光的黃綠色之間,所以需要去尋找所對應的擁有最適合的逸出功的金屬。

而不一定是金屬,我們常用的光伏材料多是一些半導體,如矽或者砷磷化物,它們效率很高,相對成本也不高,是很好的選擇。而不考慮成本,若要選擇其他的原料,銫也不是最好的選擇,銫的逸出功很低,約1.9eV。

前面說過,逸出功的減少會增加Ek的總值,但是總值高了又能怎樣呢?銫所對應的v值太陽是無法滿足的,Ek反而會更少。

所以為了使v值與太陽輻射相配合,最好的選擇似乎就是矽半導體作為光伏載體。

3樓:sef7132

太陽能的本質是光子能激發產生電子空穴對或都激子,並且能把他們分離開來,這個就叫光生伏打效應(photovoltaic)。而樓上提到的,金屬在光照射下,逸出電子,這是光電效應(photoelectric)。

銫並不適合做太陽能電池,光照射下產生的電子空穴對會迅速復合,不能分離。只能產生光電效應,光電效應可以用來做電子管,在外建電場中可以導通,但不能發電。

4樓:bhswwyy

不考慮成本,以及製備提純之類的話,乙個物體能不能做太陽能電池,看的是能不能產生光生載流子,Cs是金屬,被照射後產生的是逸出的光電子,此時Cs本身缺電子,如果處在合適電路中,其會吸引電路中其他電子填充以此產生電流,再轉換為電能儲存起來,其產生電能的方式會較半導體以內光電效應為主的材料不同。

但問題就是這個電流能有多大,外光電本身效率就低,而且Cs的逸出功是2.0ev左右,太Sunny在此波段的能量本身就更少了,不做其他處理,可以說真做出來可能效率會很低。

而且太陽能電池的穩定性也是乙個問題(說的就是你OPV)Cs是活潑金屬,很易氧化,能不能在空氣中長時間存在也是個問題。

當然實際考慮的話,成本也是個問題,現在太陽能多矽。主要在於其價效比和是,效率高,不是特別貴。Cs如果效率低,大規模製備還麻煩的話,基本是無法看到其有被大規模運用於太陽能的可能性

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