پیشرفت به سمت سلول های خورشیدی لایه نازک با راندمان بالاتر

بازده تبدیل رکورد با سلول های فتوولتائیک لایه نازک توسط گروه AMOLF به دست آمده است.

رهبر گروه AMOLF، Esther Alarcon Llado، می‌گوید: «بر اساس عملکرد الگوهای ما در به دام انداختن نور قوی، ما تخمین می‌زنیم که راندمان PV بالاتر از 20 درصد برای یک سلول c-Si با ضخامت 1 میکرومتر حاصل شود، که نشان‌دهنده یک پیشرفت مطلق به سمت انعطاف‌پذیری است. ، سبک وزن c-Si PV.

همچنین، جاذب‌های Si نازک‌تر نسبت به نمونه‌های ضخیم، نسبت به عیوب الکترونیکی مقاوم‌تر هستند. این بدان معناست که سلول‌های نازک Si با راندمان بالا نیز می‌توانند از سیلیکون درجه پایین‌تر ساخته شوند، در نتیجه انرژی مورد نیاز برای تصفیه Si خام و زمان بازپرداخت انرژی آنها کاهش می‌یابد. PV نازک طرح دار ابریکنواخت یک فناوری بسیار امیدوارکننده است. در حالی که هنوز کارهای زیادی باید انجام شود تا چنین سلول های نازکی با کارایی بالا بخشی از محیط زندگی ما شود، این کار ما را بسیار خوش بین می کند که این اتفاق به زودی رخ خواهد داد.

بیش از 65 درصد جذب نور خورشید در دال سی میکرونی با بافت ابریکنواخت

نسیم توکلی، ریچارد اسپالدینگ، الکساندر لامبرتز، پپین کوپژان، جورجیوس گکانتزونیس، چنگلونگ وان، روسلان روریچ، اوگنیا کونتولتا، آ. فمیوس کوندرینک، ریکاردو ساپینزا، ماریان فلورسکو، و استر آلارکون-لادو
ACS Photonics 2022 9 (4)، 1206-1217
DOI: 10.1021/acsphotonics.1c01668

سلول های خورشیدی نازک، منعطف و نامرئی در آینده نزدیک یک فناوری فراگیر خواهد بود. سلول‌های سیلیکونی کریستالی بسیار نازک (c-Si) از موفقیت سلول‌های سیلیکونی حجیم استفاده می‌کنند، در حالی که سبک وزن هستند و از نظر مکانیکی انعطاف‌پذیر هستند، اما از جذب و کارایی ضعیف رنج می‌برند. در اینجا ما یک خانواده جدید از بافت سطحی را ارائه می‌کنیم که بر اساس الگوهای بیش‌یکنواخت بی‌نظم همبسته است، که می‌تواند به طور موثر طیف فرودی را در حالت‌های نوری دال سیلیکونی جفت کند. ما به طور تجربی 66.5٪ جذب نور خورشیدی را در لایه‌های c-Si 1 میکرومتری ایستاده با نانوساختار ابریکنواخت برای محدوده طیفی 400 تا 1050 نانومتر نشان می‌دهیم. جریان نوری معادل جذب که از اندازه‌گیری‌های ما به دست می‌آید 26.3 میلی آمپر بر سانتی‌متر مربع است که بسیار بالاتر از بالاترین میزان موجود در ادبیات برای Si با ضخامت مشابه است. با در نظر گرفتن پیشرفته‌ترین فناوری‌های Si PV، تخمین می‌زنیم که به دام انداختن نور تقویت‌شده می‌تواند منجر به راندمان سلولی بالای 2 درصد شود. جذب نور به طور بالقوه می تواند تا 15 میلی آمپر بر سانتی متر مربع با ترکیب یک بازتابنده پشتی و ضد انعکاس بهبود یافته افزایش یابد، که برای آن بازده فتوولتائیک بالای 33.8 درصد برای سلول های Si ضخامت 2 میکرومتر تخمین زده می شود.

یکی دیگر از دستاوردهای علمی سلول خورشیدی

دوم در مورد سلول های خورشیدی لایه نازک CZTSSe (مس، روی، قلع با مقداری گوگرد و سلنیوم) است که سلول های خورشیدی لایه نازک همه منظوره سازگار با محیط زیست هستند. این سلول‌ها می‌توانند، پس از سیلیکون، به یکی از سلول‌های خورشیدی با لایه نازک (و جابجایی لایه ضخیم) غالب در آینده تبدیل شوند.

ایندیوم برای لایه(های) مواد حجیم وجود ندارد، بنابراین مشکلات عرضه در اطراف ایندیوم را کاهش می دهد.
همچنین برای افرادی که نگران گالیوم هستند، به گالیوم به عنوان بخش عمده هیچ لایه ای نیاز ندارد.

سلول های خورشیدی سازگار با محیط زیست با رفع علل نقص، کارایی تولید برق را بهبود می بخشد.
DGIST – موسسه علم و فناوری Daegu Gyeongbuk

کاغذ:
تأثیر ترتیب انباشته شدن پیش سازهای فلزی بر تشکیل نقص حجمی در لایه نازک CZTSSe: مکانیسم تشکیل تاول ها و نانوحفره ها
سه یون کیم، سونگ هیون کیم، دائهو سون، هیسون یو، سونگ یون کیم، سامی کیم، یانگ ایل کیم، سی نائه پارک، دونگ هوان جئون، جیبیک لی، هیو جونگ جو، شی جون سونگ، دائه کوئه هوانگ، کی جونگ یانگ، دائهوان کیم و جین کیو کانگ
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