Contribution of Nanomaterials to the Development of Solar Cell Technology: A Review

Abstract

Сонячні елементи – це майбутнє відновлюваної та стійкої енергії. Багато дослідників, академічних працівників та експертів фотоелектричної промисловості працюють над сонячними елементами, щоб покращити їх продуктивність. Низька вартість та висока ефективність перетворення є основними проблемами у підвищенні конкурентоспроможності сонячних елементів та кращою альтернативою традиційним джерелам енергії, таким як викопне паливо. Удосконалюючи існуючі технології сонячних елементів, нанотехнології є ключовим рішенням обох цих проблем. Різні наноструктурні матеріали використовуються в сонячних елементах для покращення їх продуктивності. Наноструктуровані сонячні елементи мають ряд переваг. Ці переваги включають: (1) максимальну ефективність сонячного елементу з одним переходом шляхом застосування нових концепцій, (2) подолання практичних обмежень у відомих пристроях, такі як модифікація властивостей існуючих матеріалів або впровадження наноструктур для подолання обмежень узгодження решітки, і (3) можливість створення недорогих конструкцій сонячних елементів за рахунок використання самозібраних наноструктур. У ході дослідження була детально вивчена технологія сонячних елементів за допомогою наноматеріалів. В огляді зазначено, що падаюче випромінювання покращено в дев'ять разів, а ефективність колектора збільшена на 10 % більше, ніж у звичайних сонячних елементів без використання наноматеріалів. Дана оглядова стаття містить інформацію про внесок наноматеріалів у розвиток технології сонячних елементів, її обмеження та можливості для подальших досліджень.

Solar cells are the future of renewable and sustainable energy. Many researchers, academicians, and PV industry experts are working on solar cells to improve their performance. Low cost and high conversion efficiency are the main challenges in making solar cells more competitive and a better alternative to traditional energy sources like fossil fuel. By improving the existing technologies of solar cells, nanotechnology is the key solution for both these challenges. Different nanostructured materials are used in solar cells in different ways to improve their performance. Nanostructured solar cells have several advantages. These benefits include: (1) maximizing the efficiency of a single junction solar cell by employing new concepts, (2) overcoming practical limitations in existing devices, such as modifying the properties of existing materials or implementing nanostructures to overcome lattice matching limitations, and (3) having the potential for low-cost solar cell structures by employing self-assembled nanostructures. During this study, solar cell technology with the help of nanomaterials has been studied in detail. The review says that the incident radiation is improved by a factor of nine and the collector efficiency is increased by 10 % more than conventional solar cells without the use of nanomaterials. This review article gives information about the contribution of nanomaterials to the development of solar cell technology, its limitations, and opportunities for further research.