उच्च दक्षता वाली पतली फिल्म सौर कोशिकाओं की प्रगति

AMOLF समूह द्वारा पतली फिल्म फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के साथ रिकॉर्ड रूपांतरण क्षमता हासिल की गई है।

एएमओएलएफ समूह के नेता एस्तेर अलारकोन लाडो कहते हैं: "हमारे पैटर्न के मजबूत प्रकाश फंसाने के प्रदर्शन के आधार पर, हम अनुमान लगाते हैं कि 20 माइक्रोन-मोटी सी-सी सेल के लिए 1% से अधिक पीवी क्षमता हासिल की जा सकती है, जो लचीला की ओर एक पूर्ण सफलता का प्रतिनिधित्व करेगी , हल्का सी-सी पीवी।

इसके अलावा, मोटे समकक्षों की तुलना में पतले सी अवशोषक इलेक्ट्रॉनिक दोषों के प्रति अधिक सहिष्णु होते हैं। इसका मतलब यह है कि उच्च दक्षता वाले पतले सी सेल भी निचले ग्रेड सिलिकॉन से बनाए जा सकते हैं, जिससे कच्चे सी शुद्धिकरण के लिए ऊर्जा की जरूरत कम हो जाती है और उनके ऊर्जा भुगतान समय को कम किया जा सकता है। हाइपरयूनिफ़ॉर्म पैटर्न वाली पतली पीवी एक अत्यधिक आशाजनक तकनीक है। जबकि इस तरह की पतली उच्च दक्षता वाली कोशिकाओं को हमारे रहने वाले वातावरण का हिस्सा बनाने के लिए अभी भी बहुत काम किया जाना है, यह काम हमें बहुत आशावादी बनाता है कि यह जल्द ही होगा। ”

हाइपरयूनिफ़ॉर्म बनावट के साथ एक माइक्रोन सी स्लैब में 65% से अधिक सूर्य के प्रकाश का अवशोषण

नसीम तवाकोली, रिचर्ड स्पाल्डिंग, एलेक्ज़ेंडर लैम्बर्ट्ज़, पेपिज़न कोप्पेज़न, जॉर्जियोस गकांटज़ूनिस, चेंगलोंग वान, रुस्लान रोहरिच, एवगेनिया कोंटोलेटा, ए. फ़ेमियस कोएन्डिंक, रिकार्डो सैपिएन्ज़ा, मैरियन फ्लोरेस्कु, और एस्तेर अलारकोन-लाडो
एसीएस फोटोनिक्स 2022 9 (4), 1206-1217
डीओआई: 10.1021/acsphotonics.1c01668

निकट भविष्य में पतली, लचीली और अदृश्य सौर सेल एक सर्वव्यापी तकनीक होगी। अल्ट्राथिन क्रिस्टलीय सिलिकॉन (सी-सी) कोशिकाएं हल्के और यांत्रिक रूप से लचीले होने के साथ-साथ थोक सिलिकॉन कोशिकाओं की सफलता को भुनाने में सक्षम होती हैं, लेकिन खराब अवशोषण और दक्षता से ग्रस्त होती हैं। यहाँ हम सतह बनावट का एक नया परिवार प्रस्तुत करते हैं, जो सहसंबद्ध अव्यवस्थित हाइपरयूनिफ़ॉर्म पैटर्न पर आधारित है, जो घटना स्पेक्ट्रम को सिलिकॉन स्लैब ऑप्टिकल मोड में कुशलतापूर्वक युग्मित करने में सक्षम है। हम प्रयोगात्मक रूप से 66.5 से 1 एनएम की वर्णक्रमीय सीमा के लिए हाइपरयूनिफ़ॉर्म नैनोस्ट्रक्चरिंग द्वारा 400 सुक्ष्ममापी सी-सी परतों में 1050% सौर प्रकाश अवशोषण को प्रदर्शित करते हैं। हमारे मापों से प्राप्त अवशोषण समतुल्य फोटोक्रेक्ट 26.3 mA/cm2 है, जो समान मोटाई के Si के लिए साहित्य में पाए जाने वाले उच्चतम से कहीं अधिक है। अत्याधुनिक Si PV तकनीकों को ध्यान में रखते हुए, हमारा अनुमान है कि बढ़ी हुई लाइट ट्रैपिंग के परिणामस्वरूप सेल दक्षता 15% से अधिक हो सकती है। बैक-रिफ्लेक्टर और बेहतर एंटीरफ्लेक्शन को शामिल करके प्रकाश अवशोषण को संभावित रूप से 33.8 mA/cm2 तक बढ़ाया जा सकता है, जिसके लिए हम 21 माइक्रोन मोटी Si कोशिकाओं के लिए 1% से ऊपर एक फोटोवोल्टिक दक्षता का अनुमान लगाते हैं।

एक और सौर सेल वैज्ञानिक उपलब्धि

दूसरा सीजेडटीएसई (तांबा, जस्ता, कुछ सल्फर और सेलेनियम के साथ टिन) पतली फिल्म सौर कोशिकाओं के बारे में है, जो पर्यावरण के अनुकूल सामान्य प्रयोजन पतली फिल्म सौर सेल हैं। ये, सिलिकॉन के बाद, भविष्य के प्रमुख/मुख्यधारा की पतली-फिल्म (और मोटी फिल्म को विस्थापित करने वाली) सौर सेल प्रकारों में से एक बन सकते हैं।

थोक सामग्री परत (ओं) के लिए कोई ईण्डीयुम नहीं, इस प्रकार ईण्डीयुम के आसपास आपूर्ति के मुद्दों को कम करता है।
गैलियम के बारे में चिंतित लोगों के लिए किसी भी परत के थोक के रूप में गैलियम की भी आवश्यकता नहीं है।

पर्यावरण के अनुकूल सौर सेल दोषों के कारणों को हल करके बिजली उत्पादन क्षमता में सुधार करते हैं।
डीजीआईएसटी - डेगू ग्योंगबुक इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी

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से-यून किम, सेउंग-ह्यून किम, डे-हो सोन, ह्यसन ​​यू, सेओंग्योन किम, सैमी किम, यंग-इल किम, सी-ने पार्क, डोंग-ह्वान जीन, जेबेक ली, ह्यो-जॉन्ग जो, शि-जून सुंग, डे-क्यू ह्वांग, की-जेओंग यांग, डे-ह्वान किम और जिन-क्यू कांग
एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स और इंटरफेस 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