_ O strategie pentru a spori și mai mult eficiența celulelor solare cu seleniură de cupru, indiu, galiu

Până de curând, celulele solare pe bază de calcopirită au atins o eficiență maximă de conversie a energiei de 23,35%, așa cum a raportat în 2019 Solar Frontier, o fostă energie solară. companie cu sediul în Japonia. Cu toate acestea, creșterea în continuare a acestei eficiențe s-a dovedit până acum o provocare.

Cercetătorii de la Universitatea Uppsala și de la First Solar European Technology Center AB (fostul Evolar AB) din Suedia au atins recent o eficiență mai mare de 23,64% în calcopirită. - pe bază de celule solare. Această eficiență, raportată în Nature Energy, a fost obținută folosind două tehnici primare, și anume alierea de argint cu concentrație mare și gradarea de galiu cu contact înapoi abrupt.

„Un obiectiv principal al studiului nostru a fost creșterea eficienței CIGS. celule solare cu peliculă subțire pentru a reduce în cele din urmă prețul pe Watt-vârf al modulelor corespunzătoare la scară mare”, a declarat Jan Keller, primul autor al lucrării, pentru Phys.org. „Lucrările noastre se folosesc de descoperirile multor grupuri de cercetare din întreaga lume, obținute în ultimele decenii.”

Un efort de cercetare anterior care a inspirat această lucrare a fost alierea de succes a argintului cu seleniura de cupru indiu galiu, mai întâi. demonstrat de un grup de cercetare din Japonia cu aproximativ două decenii în urmă. În plus, cercetătorii s-au inspirat din cercetări care datează de acum 10 ani, care au demonstrat efectele benefice ale implementării speciilor alcaline grele în materiale absorbante.

„Pe lângă faptul că se bazează pe aproximativ 40 de ani de cercetare internațională privind calcopirita solară. celule, am combinat patru abordări diferite pentru a îmbunătăți performanța”, a explicat Keller. „În mod specific, am adăugat o concentrație relativ mare de argint la absorbant, am implementat un profil de adâncime de galiu asemănător unui „băț de hochei”, am adaptat un tratament post-depunere RbF la compoziția absorbantului și am supus absorbantul la iluminare extinsă.”

Combinând aceste strategii de proiectare și fabricare, Keller și colegii săi ar putea îmbunătăți microstructura CIGS, reducând densitatea defectelor și atenuând fluctuațiile band gap. În plus, ei ar putea pasiva suprafața absorbantului din celula lor solară și ar putea crește densitatea de dopaj.

În testele inițiale, celula solară CIGS record a atins o eficiență radiativă externă ridicată de 1,6%, rezultând o deficit relativ scăzut de tensiune în circuit deschis. În special, dispozitivul a atins cea mai mare eficiență raportată până în prezent în celulele solare bazate pe CIGS, iar performanța sa a fost certificată extern de institutul independent Fraunhofer ISE (Germania).

„Am reușit să creștem eficiența record anterioară. de celule solare bazate pe CIGS de la 23,35% (Solar Frontier, 2019, Japonia) la 23,64% (certificat extern), ceea ce reprezintă o îmbunătățire substanțială", a spus Keller. „Pentru certificarea externă a trebuit să se folosească o mască de umbră (A=0,9 cm2). Fără mască de umbră, am măsurat chiar o eficiență de 23,75% în laboratoarele noastre (A=1,03 cm2).”

Lucrarea recentă a acestei echipe de cercetători introduce un proces de producție promițător pentru obținerea unor eficiențe mai mari în celulele solare pe bază de calcopirită. Aceste descoperiri ar putea servi drept bază pentru dezvoltarea în continuare a acestor celule solare, contribuind potențial la implementarea lor la scară largă.

În lucrarea lor, Keller și colegii săi schițează un set de strategii posibile pentru a crește performanța. de celule solare pe bază de calcopirită, cu scopul de a atinge o eficiență de peste 25%. Cea mai simplă dintre aceste strategii presupune atenuarea pierderilor de absorbție a paraziților, care pot fi realizate în diferite moduri.

„În cele din urmă, densitatea defectelor din volumul absorbantului trebuie redusă. În timp ce CIGS-PV este mai stabil decât dispozitivele perovskite actuale cu eficiență record, suferă de pierderi semnificativ mai mari de recombinare non-radiativă. , cercetările viitoare se vor concentra pe intercalarea unui film de calcopirită și mai bun între electrozi și mai transparenți”, a adăugat Keller.

„Un studiu recent realizat de EMPA (Elveția) a demonstrat un potențial ridicat pentru aplicații bifaciale, care necesită schimbarea Contactul înapoi cu un strat de oxid conductor transparent.”

© 2024 Science X Network

(Fluierul)