A líder do grupo AMOLF, Esther Alarcon Llado, diz: “com base no forte desempenho de retenção de luz de nossos padrões, estimamos que eficiências fotovoltaicas acima de 20% poderiam ser alcançadas para uma célula c-Si de 1 μm de espessura, o que representaria um avanço absoluto em direção à flexibilidade , PV c-Si leve.
Além disso, os absorvedores de Si mais finos são mais tolerantes a defeitos eletrônicos em comparação com os absorventes mais grossos. Isso significa que células finas de Si com alta eficiência também poderiam ser feitas de silício de qualidade inferior, reduzindo assim as necessidades de energia para a purificação do Si bruto e reduzindo o tempo de retorno de energia. A energia fotovoltaica fina com padrão hiperuniforme é uma tecnologia altamente promissora. Embora ainda haja muito trabalho a ser feito para tornar essas células finas e de alta eficiência parte do nosso ambiente de vida, este trabalho nos deixa muito otimistas de que isso acontecerá em breve.”
Mais de 65% de absorção de luz solar em uma placa de Si de um mícron com 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 e Esther Alarcon-Llado
ACS Fotônica 2022 9 (4), 1206-1217
DOI: 10.1021/acsphotonics.1c01668
Células solares finas, flexíveis e invisíveis serão uma tecnologia onipresente no futuro próximo. As células ultrafinas de silício cristalino (c-Si) aproveitam o sucesso das células de silício em massa, ao mesmo tempo que são leves e mecanicamente flexíveis, mas sofrem de baixa absorção e eficiência. Apresentamos aqui uma nova família de texturização de superfície, baseada em padrões hiperuniformes desordenados correlacionados, capaz de acoplar eficientemente o espectro incidente aos modos ópticos da placa de silício. Demonstramos experimentalmente 66.5% de absorção de luz solar em camadas independentes de 1 μm c-Si por nanoestruturação hiperuniforme para a faixa espectral de 400 a 1050 nm. A fotocorrente equivalente de absorção derivada de nossas medições é de 26.3 mA/cm2, muito acima da mais alta encontrada na literatura para Si de espessura semelhante. Considerando as tecnologias de ponta de Si PV, estimamos que o melhor aprisionamento de luz pode resultar em uma eficiência celular acima de 15%. A absorção de luz pode ser potencialmente aumentada até 33.8 mA/cm2 incorporando um refletor traseiro e antirreflexo melhorado, para o qual estimamos uma eficiência fotovoltaica acima de 21% para células de Si com 1 μm de espessura.
Outra conquista científica da célula solar
O segundo é sobre células solares de película fina CZTSSe (cobre, zinco, estanho com algum enxofre e selênio), que são células solares de película fina de uso geral ecologicamente corretas. Estas poderiam se tornar, depois do silício, um dos tipos de células solares de película fina dominantes/convencionais (e substituindo a película espessa) do futuro.
Não há índio na(s) camada(s) de material a granel, aliviando assim os problemas de fornecimento em torno do índio.
Também não precisa do gálio como parte principal de nenhuma camada, para as pessoas preocupadas com o gálio.
Células solares ecológicas melhoram a eficiência da geração de energia resolvendo causas de defeitos.
DGIST – Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk
Papel:
Efeito da ordem de empilhamento do precursor de metal na formação de defeitos de volume em filme fino CZTSSe: mecanismo de formação de bolhas e 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 e Jin-Kyu Kang
Materiais e Interfaces Aplicadas 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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