ความก้าวหน้าสู่เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางที่มีประสิทธิภาพสูง

กลุ่ม AMOLF บรรลุประสิทธิภาพการแปลงเป็นประวัติการณ์แล้ว

Esther Alarcon Llado หัวหน้ากลุ่ม AMOLF กล่าวว่า: "จากประสิทธิภาพการดักจับแสงที่แข็งแกร่งของรูปแบบของเรา เราคาดว่าประสิทธิภาพของ PV ที่สูงกว่า 20% สามารถทำได้สำหรับเซลล์ c-Si ที่มีความหนา 1 μm ซึ่งจะแสดงถึงความก้าวหน้าอย่างแท้จริงสู่ความยืดหยุ่น , c-Si PV น้ำหนักเบา

นอกจากนี้ โช้ค Si ที่บางกว่ายังมีความทนทานต่อข้อบกพร่องทางอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าเมื่อเทียบกับตัวดูดซับที่หนา ซึ่งหมายความว่าเซลล์ Si แบบบางที่มีประสิทธิภาพสูงยังสามารถทำจากซิลิคอนเกรดต่ำ ซึ่งจะช่วยลดความต้องการพลังงานสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ Si ดิบและลดเวลาคืนพลังงาน PV แบบบางที่มีลวดลาย Hyperuniform เป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มสูง ในขณะที่ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อทำให้เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงบางๆ เป็นส่วนหนึ่งของสภาพแวดล้อมการดำรงชีวิตของเรา งานนี้ทำให้เรามองโลกในแง่ดีว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในไม่ช้า”

การดูดซับแสงแดดมากกว่า 65% ใน Si Slab ขนาดหนึ่งไมครอนที่มีพื้นผิว Hyperuniform

Nasim Tavakoli, Richard Spalding, Alexander Lambertz, Pepijn Koppejan, Georgios Gkantzounis, Chenglong Wan, Ruslan Röhrich, Evgenia Kontoleta, A. Femius Koenderink, Riccardo Sapienza, Marian Florescu และ Esther Alarcon-Llado
เอซีเอส โฟโตนิกส์ 2022 9 (4), 1206-1217
ดอย: 10.1021/acsphotonics.1c01668

เซลล์แสงอาทิตย์ที่บาง ยืดหยุ่น และมองไม่เห็นจะเป็นเทคโนโลยีที่แพร่หลายในอนาคตอันใกล้ เซลล์ผลึกซิลิกอนบางเฉียบ (c-Si) ใช้ประโยชน์จากความสำเร็จของเซลล์ซิลิคอนจำนวนมากในขณะที่มีน้ำหนักเบาและมีความยืดหยุ่นทางกลไก แต่ได้รับผลกระทบจากการดูดซึมและประสิทธิภาพที่ไม่ดี ในที่นี้ เราขอนำเสนอการสร้างพื้นผิวรูปแบบใหม่ โดยอิงจากรูปแบบไฮเปอร์ยูนิฟอร์มที่มีความผิดปกติซึ่งมีความสัมพันธ์กัน ซึ่งสามารถเชื่อมต่อสเปกตรัมของเหตุการณ์เข้ากับโหมดออปติคัลแผ่นพื้นซิลิกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เราทดลองแสดงให้เห็นการดูดกลืนแสงจากแสงอาทิตย์ 66.5% ในชั้น c-Si ขนาด 1 μm แบบอิสระโดยการสร้างโครงสร้างนาโนแบบไฮเปอร์ยูนิฟอร์มสำหรับช่วงสเปกตรัม 400 ถึง 1050 นาโนเมตร โฟโตเคอร์เรนซีเทียบเท่าการดูดกลืนที่ได้มาจากการวัดของเราคือ 26.3 mA/cm2 ซึ่งสูงกว่าค่าสูงสุดที่พบในวรรณกรรมเรื่อง Si ที่มีความหนาใกล้เคียงกัน เมื่อพิจารณาถึงเทคโนโลยี Si PV ที่ล้ำสมัย เราคาดว่าการดักจับแสงที่ได้รับการปรับปรุงจะส่งผลให้ประสิทธิภาพของเซลล์สูงกว่า 15% การดูดกลืนแสงอาจเพิ่มขึ้นได้ถึง 33.8 mA/cm2 โดยการรวมตัวสะท้อนแสงด้านหลังและการป้องกันแสงสะท้อนที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งเราประเมินประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่สูงกว่า 21% สำหรับเซลล์ Si ที่มีความหนา 1 μm

ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์เซลล์แสงอาทิตย์อีกประการหนึ่ง

ประการที่สองเกี่ยวกับ CZTSSe (ทองแดง สังกะสี ดีบุกที่มีกำมะถันและซีลีเนียมบางชนิด) เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง ซึ่งเป็นเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางเอนกประสงค์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สิ่งเหล่านี้อาจกลายเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทฟิล์มบางชนิดฟิล์มบางที่โดดเด่น/หลัก (และแทนที่ฟิล์มหนา) ได้หลังจากซิลิคอนแล้วในอนาคต

ไม่มีอินเดียมสำหรับชั้นวัสดุจำนวนมาก จึงช่วยบรรเทาปัญหาด้านอุปทานของอินเดียม
นอกจากนี้ยังไม่ต้องการแกลเลียมเป็นกลุ่มของชั้นใด ๆ สำหรับคนที่กังวลเกี่ยวกับแกลเลียม

เซลล์แสงอาทิตย์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าโดยการแก้ไขสาเหตุของข้อบกพร่อง
DGIST – สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแทกูคยองบุก

กระดาษ:
ผลของลำดับการเรียงซ้อนของสารตั้งต้นของโลหะต่อการเกิดข้อบกพร่องของปริมาตรในฟิล์มบาง CZTSSe: กลไกการก่อรูปของตุ่มพองและรูพรุน
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, ชีจุน ซอง, Dae-Kue Hwang, Kee-Jeong Yang, Dae-Hwan Kim และ Jin-Kyu Kang
ACS วัสดุประยุกต์และการเชื่อมต่อ 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