La líder del grupo AMOLF, Esther Alarcón Llado, dice: "Basándonos en el fuerte rendimiento de captura de luz de nuestros patrones, estimamos que se podrían lograr eficiencias fotovoltaicas superiores al 20% para una celda c-Si de 1 μm de espesor, lo que representaría un avance absoluto hacia la flexibilidad". , ligero c-Si PV.
Además, los absorbentes de Si más delgados son más tolerantes a los defectos electrónicos en comparación con sus contrapartes gruesas. Esto significa que las células delgadas de Si con alta eficiencia también podrían fabricarse con silicio de grado inferior, reduciendo así las necesidades de energía para la purificación de Si sin procesar y reduciendo el tiempo de recuperación de la energía. La fotovoltaica delgada con patrón hiperuniforme es una tecnología muy prometedora. Si bien todavía queda mucho trabajo por hacer para que estas células delgadas de alta eficiencia formen parte de nuestro entorno de vida, este trabajo nos hace muy optimistas de que esto sucederá pronto”.
Más del 65 % de absorción de luz solar en una losa de Si de una micra con textura hiperuniforme
Nasim Tavakoli, Richard Spalding, Alexander Lambertz, Pepijn Koppejan, Georgios Gkantzounis, Chenglong Wan, Ruslan Röhrich, Evgenia Kontoleta, A. Femius Koenderink, Riccardo Sapienza, Marian Florescu y Esther Alarcon-Llado
Fotónica ACS 2022 9 (4), 1206-1217
DOI: 10.1021/acsphotonics.1c01668
Las células solares delgadas, flexibles e invisibles serán una tecnología omnipresente en el futuro cercano. Las celdas ultrafinas de silicio cristalino (c-Si) aprovechan el éxito de las celdas de silicio a granel mientras son livianas y mecánicamente flexibles, pero sufren de absorción y eficiencia deficientes. Aquí presentamos una nueva familia de texturizado de superficie, basada en patrones hiperuniformes desordenados correlacionados, capaz de acoplar eficientemente el espectro incidente en los modos ópticos de losa de silicio. Demostramos experimentalmente una absorción de luz solar del 66.5 % en capas independientes de c-Si de 1 μm mediante nanoestructuración hiperuniforme para el rango espectral de 400 a 1050 nm. La fotocorriente equivalente de absorción derivada de nuestras mediciones es de 26.3 mA/cm2, que está muy por encima de la más alta encontrada en la literatura para Si de espesor similar. Teniendo en cuenta las tecnologías fotovoltaicas de silicio de última generación, estimamos que la captura de luz mejorada puede dar como resultado una eficiencia de celda superior al 15%. La absorción de luz puede incrementarse potencialmente hasta 33.8 mA/cm2 mediante la incorporación de un retrorreflector y un antirreflejo mejorado, para lo cual estimamos una eficiencia fotovoltaica superior al 21 % para células de Si de 1 μm de espesor.
Otro logro científico de las células solares
En segundo lugar, se trata de las células solares de película delgada CZTSSe (cobre, zinc, estaño con algo de azufre y selenio), que son células solares de película delgada ecológicas de uso general. Estos podrían convertirse, después del silicio, en uno de los tipos de células solares de película delgada dominantes/comunes (y desplazando a la película gruesa) del futuro.
Sin indio para la(s) capa(s) de material a granel, lo que alivia los problemas de suministro en torno al indio.
Tampoco necesita galio como la mayor parte de ninguna capa, para las personas preocupadas por el galio.
Las células solares ecológicas mejoran la eficiencia de la generación de energía al resolver las causas de los defectos.
DGIST – Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk
Papel:
Efecto del orden de apilamiento de precursores metálicos en la formación de defectos de volumen en película delgada de CZTSSe: mecanismo de formación de ampollas y nanoporos
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 y Jin-Kyu Kang
Interfaces y materiales aplicados de ACS 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
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