Nuestro equipo de expertos pasados muchos días de investigación y recopilar de información, obtuvimos la solución, nuestro deseo es que te sea de gran utilidad en tu plan.
Solución:
Si se encuentra entre los materiales más abundantes en la Tierra y también se usa ampliamente para los procesadores. Hay muy pocos otros materiales que puedan competir teóricamente con eso. Germanio y GaAs nunca podrán. Las células solares orgánicas eran prometedoras debido al bajo costo de fabricación (simplemente pídale a las bacterias o lo que sea que fabriquen sus células solares), pero fallaron. Ahora las perovskitas y especialmente los tándems de perovskita-silicio son el tema candente en la investigación.
En el pasado, las tecnologías de película delgada como CdTe, CIGS, etc. también parecían prometedoras y comenzaron a ganar una participación de mercado significativa: la más alta fue de aproximadamente el 13 %, y muchos creían que alcanzarían el 20 % o más del mercado, ya que casi alcanzaron la eficiencia del silicio. . Pero luego los chinos ingresaron al mercado y mataron a otras tecnologías al reducir drásticamente los precios del Si.
GaAs y otras tecnologías III-V estrechamente relacionadas se utilizan donde la eficiencia de masa o área es lo más importante, ya que esta tecnología ofrece la mayor eficiencia; por lo tanto, se utiliza para satélites y otras naves espaciales. Sin embargo, ISS todavía usa silicio (a pesar de que GaAs tenía una mayor eficiencia incluso en ese entonces). Según el comentario de Tristan, muy pronto se actualizarán a los tándems GaAs de última generación: los tándems aquí serán GaInP/GaAs/Ge. Este tándem es el más típico, pero son posibles otras configuraciones. Dichos tándems son generalmente (pero no siempre) emparejados en celosía y combinan Ga/In con N/P/As en varias proporciones para lograr una banda prohibida variable.
Ahora más específicamente para las tecnologías mencionadas en la pregunta:
- GaAs es increíblemente caro. Una sola oblea cuesta varios cientos de euros, mientras que incluso la oblea de silicio floatzone cuesta decenas, y las células solares típicas están hechas de silicio muy barato, con un costo muy por debajo de 1 € por oblea (costos de oblea sin procesar). Agregue toneladas de tecnología Si de la industria de CPU. Obtener herramientas que pueden hacer magia en el silicio es fácil y barato, las herramientas para III-V son caras y mucho más problemáticas, por lo que el procesamiento nuevamente favorece a Si.
- El germanio por sí solo no es un buen material para las células solares: una banda prohibida demasiado baja. Pero genial para tándems. Claro, recolectará toneladas de fotones, pero toda la energía de fotones más allá de la banda prohibida se desperdiciará y no terminará con mucha energía. A menos que intente (y finalmente falle) hacer convertidores descendentes viables para dividir los fotones de alta energía en 2, cada uno con la mitad de la energía. Si es bastante bueno con respecto a la banda prohibida, solo ~1% (absoluto) por debajo del máximo.
- La banda prohibida indirecta solo significa que su coeficiente de absorción cae severamente cerca de la banda prohibida. Esto tiene una única consecuencia óptica: necesita una capa más gruesa de absorbente para obtener la misma absorción. Pero, como el silicio es barato, no es un gran problema. Como resultado, se pospuso el movimiento para decir que las obleas de 100 μm se pospusieron debido al manejo de las obleas más que a la eficiencia: resulta que puede romperlas fácilmente a diferencia de las robustas de 180 μm. Además, incluso con un grosor de 1 μm de silicio, aún absorbería una cantidad sorprendentemente grande de luz si se dispersa mucho en cada interfaz.
En el tema del germanio versus el silicio, una brecha de banda más pequeña es no algo bueno en una celda solar.
La eficiencia teórica máxima de una celda solar de unión única en la luz solar natural no enfocada se denomina límite de Shockley-Queisser y es una función de la brecha de banda. Resulta que este límite tiene un máximo en una banda prohibida de $1.34~rm eV$que produce arseniuro de galio ($1.42~rm eV$) excelente y silicona ($1.1~rm eV$) sigue siendo bastante bueno. El germanio está lo suficientemente lejos como para que su eficiencia sea mucho menor.
La materia prima de germanio es de 100 a 1000 veces más cara que el silicio.
Además, la ciencia y la ingeniería del silicio están bien establecidas.
Además, en realidad no usa silicio para hacer las células solares, uno usa uniones pn de silicio dopado para hacer la célula, y si desea usar un panel solar para encender las cosas, necesita alguna diferencia de voltaje.