Tiến tới các tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng hiệu quả cao hơn

Hiệu suất chuyển đổi kỷ lục đã đạt được với các tế bào quang điện màng mỏng của Tập đoàn AMOLF.

Trưởng nhóm AMOLF, Esther Alarcon Llado cho biết: “dựa trên hiệu suất bẫy ánh sáng mạnh của các mẫu của chúng tôi, chúng tôi ước tính rằng hiệu suất PV trên 20% có thể đạt được đối với tế bào c-Si dày 1 μm, điều này sẽ đại diện cho một bước đột phá tuyệt đối đối với tính linh hoạt , PV c-Si nhẹ.

Ngoài ra, chất hấp thụ Si mỏng hơn chịu được các khuyết tật điện tử hơn so với các chất hấp thụ dày. Điều này có nghĩa là các tế bào Si mỏng với hiệu suất cao cũng có thể được làm từ Silicon cấp thấp hơn, do đó giảm nhu cầu năng lượng cho quá trình tinh chế Si thô và giảm thời gian hoàn vốn năng lượng của chúng. PV mỏng có hoa văn Hyperuniform là một công nghệ có nhiều hứa hẹn. Mặc dù vẫn còn rất nhiều việc phải làm để biến những tế bào mỏng hiệu quả cao như vậy trở thành một phần của môi trường sống của chúng ta, nhưng công việc này khiến chúng tôi rất lạc quan rằng điều này sẽ sớm xảy ra ”.

Hấp thụ ánh sáng mặt trời hơn 65% trong phiến Si một micron với kết cấu siêu đồng nhất

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

Pin mặt trời mỏng, linh hoạt và vô hình sẽ là công nghệ phổ biến trong tương lai gần. Tế bào silicon tinh thể siêu mỏng (c-Si) tận dụng thành công của tế bào silicon số lượng lớn trong khi nhẹ và linh hoạt về mặt cơ học, nhưng khả năng hấp thụ và hiệu quả kém. Ở đây chúng tôi trình bày một họ mới của kết cấu bề mặt, dựa trên các mẫu siêu đồng dạng rối loạn có tương quan, có khả năng ghép phổ tới một cách hiệu quả vào các chế độ quang học tấm silicon. Thực nghiệm chúng tôi chứng minh khả năng hấp thụ 66.5% ánh sáng mặt trời trong các lớp c-Si 1 μm đứng tự do bằng cấu trúc nano siêu đồng dạng cho dải quang phổ từ 400 đến 1050 nm. Dòng quang tương đương hấp thụ thu được từ các phép đo của chúng tôi là 26.3 mA / cm2, cao hơn nhiều so với mức cao nhất được tìm thấy trong tài liệu đối với Si có độ dày tương tự. Xem xét các công nghệ Si PV hiện đại, chúng tôi ước tính rằng khả năng bẫy ánh sáng nâng cao có thể dẫn đến hiệu suất tế bào trên 15%. Khả năng hấp thụ ánh sáng có thể tăng lên đến 33.8 mA / cm2 bằng cách kết hợp bộ phản xạ ngược và phản xạ ánh sáng được cải thiện, chúng tôi ước tính hiệu suất quang điện trên 21% đối với các tế bào Si dày 1 μm.

Một thành tựu khoa học về pin mặt trời khác

Thứ hai là về pin mặt trời màng mỏng CZTSSe (đồng, kẽm, thiếc với một số lưu huỳnh và selen), là loại pin mặt trời màng mỏng đa năng thân thiện với môi trường. Chúng có thể trở thành, sau silicon, một trong những loại pin mặt trời màng mỏng (và thay thế màng dày) chiếm ưu thế trong tương lai.

Không có indium cho (các) lớp vật liệu số lượng lớn, do đó làm giảm bớt các vấn đề cung cấp xung quanh indium.
Cũng không cần gali như phần lớn của bất kỳ lớp nào, vì những người lo lắng về gali.

Tế bào năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường Cải thiện hiệu quả sản xuất điện bằng cách giải quyết các nguyên nhân gây ra khiếm khuyết.
DGIST - Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk

Giấy:
Ảnh hưởng của thứ tự xếp chồng kim loại-tiền thân lên sự hình thành khối lượng-khuyết tật trong màng mỏng CZTSSe: Cơ chế hình thành vết phồng rộp và lỗ chân lông nano
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 và Jin-Kyu Kang
Vật liệu & Giao diện Ứng dụng 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