Ο Όμιλος AMOLF έχει επιτύχει ρεκόρ απόδοσης μετατροπής με φωτοβολταϊκά στοιχεία λεπτής μεμβράνης.
Η επικεφαλής του ομίλου AMOLF Esther Alarcon Llado λέει: «με βάση την ισχυρή απόδοση παγίδευσης φωτός των μοτίβών μας, εκτιμούμε ότι θα μπορούσαν να επιτευχθούν αποδόσεις φωτοβολταϊκών άνω του 20% για μια κυψέλη c-Si πάχους 1 μm, η οποία θα αντιπροσώπευε μια απόλυτη ανακάλυψη προς την ευέλικτη , ελαφρύ c-Si PV.
Επίσης, οι λεπτότεροι απορροφητές Si είναι πιο ανεκτικοί σε ηλεκτρονικά ελαττώματα σε σύγκριση με τους παχύς αντίστοιχους. Αυτό σημαίνει ότι λεπτά κύτταρα Si υψηλής απόδοσης θα μπορούσαν επίσης να κατασκευαστούν από πυρίτιο χαμηλότερης ποιότητας, μειώνοντας έτσι τις ενεργειακές ανάγκες για καθαρισμό του ακατέργαστου Si και μειώνοντας τον χρόνο απόσβεσης της ενέργειας. Το λεπτό ΦΒ με υπερομοιόμορφο σχέδιο είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία. Ενώ υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει για να γίνουν τόσο λεπτά κύτταρα υψηλής απόδοσης μέρος του περιβάλλοντος ζωής μας, αυτή η εργασία μας κάνει πολύ αισιόδοξους ότι αυτό θα συμβεί σύντομα».
Πάνω από 65% Απορρόφηση ηλιακού φωτός σε πλάκα Si ενός μικρού με Υπερομοιόμορφη Υφή
Nasim Tavakoli, Richard Spalding, Alexander Lambertz, Pepijn Koppejan, Γεώργιος Γκαντζούνης, Chenglong Wan, Ruslan Röhrich, Evgenia Kontoleta, A. Femius Koenderink, Riccardo Sapienza, Marian Florescu και Esther Alarcon-Llado
ACS Photonics 2022 9 (4), 1206-1217
DOI: 10.1021/acsphotonics.1c01668
Λεπτά, εύκαμπτα και αόρατα ηλιακά κύτταρα θα είναι μια πανταχού παρούσα τεχνολογία στο εγγύς μέλλον. Τα εξαιρετικά λεπτά κύτταρα κρυσταλλικού πυριτίου (c-Si) αξιοποιούν την επιτυχία των κυψελών πυριτίου χύδην ενώ είναι ελαφριά και μηχανικά εύκαμπτα, αλλά υποφέρουν από κακή απορρόφηση και απόδοση. Εδώ παρουσιάζουμε μια νέα οικογένεια υφής επιφάνειας, που βασίζεται σε συσχετισμένα διαταραγμένα υπερομοιόμορφα μοτίβα, ικανή να συνδέσει αποτελεσματικά το φάσμα προσπίπτουσας στην οπτική λειτουργία της πλάκας πυριτίου. Επιδεικνύουμε πειραματικά 66.5% απορρόφηση ηλιακού φωτός σε ελεύθερα στρώματα c-Si 1 μm με υπερομοιόμορφη νανοδομή για το φασματικό εύρος από 400 έως 1050 nm. Το ισοδύναμο φωτορεύμα απορρόφησης που προκύπτει από τις μετρήσεις μας είναι 26.3 mA/cm2, το οποίο είναι πολύ υψηλότερο από το υψηλότερο που βρέθηκε στη βιβλιογραφία για Si παρόμοιου πάχους. Λαμβάνοντας υπόψη τις υπερσύγχρονες τεχνολογίες Si PV, εκτιμούμε ότι η βελτιωμένη παγίδευση φωτός μπορεί να οδηγήσει σε απόδοση κυψέλης άνω του 15%. Η απορρόφηση φωτός μπορεί ενδεχομένως να αυξηθεί έως και 33.8 mA/cm2 με την ενσωμάτωση ενός οπίσθιου ανακλαστήρα και βελτιωμένης αντιανακλαστικής λειτουργίας, για την οποία υπολογίζουμε μια φωτοβολταϊκή απόδοση πάνω από 21% για κυψέλες Si πάχους 1 μm.
Άλλο ένα επιστημονικό επίτευγμα ηλιακών κυττάρων
Το δεύτερο αφορά τα ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης CZTSSe (χαλκός, ψευδάργυρος, κασσίτερος με λίγο θείο και σελήνιο), τα οποία είναι φιλικά προς το περιβάλλον ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης γενικής χρήσης. Αυτά θα μπορούσαν να γίνουν, μετά το πυρίτιο, ένας από τους κυρίαρχους/κύριους τύπους ηλιακών κυψελών λεπτής μεμβράνης (και εκτοπιζόμενης παχιάς μεμβράνης) του μέλλοντος.
Δεν υπάρχει ίνδιο για στρώματα υλικού χύδην, επομένως μειώνει τα προβλήματα εφοδιασμού γύρω από το ίνδιο.
Επίσης, δεν χρειάζεται το γάλλιο ως το μεγαλύτερο μέρος οποιουδήποτε στρώματος, για τους ανθρώπους που ανησυχούν για το γάλλιο.
Οι φιλικές προς το περιβάλλον ηλιακές κυψέλες βελτιώνουν την απόδοση παραγωγής ενέργειας επιλύοντας τις αιτίες των ελαττωμάτων.
DGIST – Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology
Χαρτί:
Επίδραση της σειράς στοίβαξης μετάλλων-πρόδρομων στον σχηματισμό όγκου-ελαττώματος στο λεπτό φιλμ CZTSSe: Μηχανισμός σχηματισμού φυσαλίδων και νανοπόρου
Se-Yun Kim, Seung-Hyun Kim, Dae-Ho Son, Hyesun Yoo, Seongyeon Kim, Sammi Kim, Young-Ill Kim, Si-Nae Park, Dong-Hwan Jeon, Jaebaek Lee, Hyo-Jeong Jo, Shi-Joon Sung, Dae-Kue Hwang, Kee-Jeong Yang, Dae-Hwan Kim και Jin-Kyu Kang
ACS Applied Materials & Interfaces 2022 14 (27), 30649-30657
DOI: 10.1021/acsami.2c01892 https://dx.doi.org/10.1021/acsami.2c01892 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c01892
Ο Μπράιαν Γουάνγκ είναι φουτουριστικός ηγέτης σκέψης και δημοφιλής blogger Science με 1 εκατομμύριο αναγνώστες το μήνα. Το ιστολόγιό του Nextbigfuture.com κατατάσσεται στο #1 Ιστολόγιο Ειδήσεων Επιστημών. Καλύπτει πολλές ανατρεπτικές τεχνολογίες και τάσεις, όπως το διάστημα, η ρομποτική, η τεχνητή νοημοσύνη, η ιατρική, η αντιγηραντική βιοτεχνολογία και η νανοτεχνολογία.
Γνωστός για τον εντοπισμό τεχνολογιών αιχμής, είναι σήμερα Συνιδρυτής μιας νεοσύστατης εταιρείας και έρανος για εταιρείες υψηλού δυναμικού πρώιμου σταδίου. Είναι επικεφαλής της Έρευνας για Κατανομές για επενδύσεις βαθιάς τεχνολογίας και Angel Investor στο Space Angels.
Συχνός ομιλητής σε εταιρείες, υπήρξε ομιλητής TEDx, ομιλητής του Πανεπιστημίου Singularity και καλεσμένος σε πολλές συνεντεύξεις για ραδιόφωνο και podcast. Είναι ανοιχτός σε δημόσιες ομιλίες και συμβουλές.
