Гнучкий сонячний елемент з телуриду кадмію з 12.Ефективність 6% за допомогою методу відриву…

Досягнення та виклики сонячних елементів CdS/CdTe

Тонкоплівкові CdS/CdTe вже давно розглядаються як один з перспективних матеріалів для розробки економічно ефективних і надійних сонячних елементів. Ефективність досягла 16.5% було досягнуто в гетеропереході CdS/CdTe в лабораторних умовах у 2001 році, і сучасні технології для сонячних елементів CdS/CdTe поступово наближаються до комерціалізації. У цій статті розглядаються деякі нові методи, в основному протягом двох років, для вирішення цієї проблеми з точки зору просування технології виготовлення, структурної модифікації та вибору матеріалів для зворотного контакту.

Вступ

Оскільки світ страждає від неминучої загибелі викопних видів палива і серйозного забруднення, спричиненого ними, сонячна енергія зараз розглядається як одне з перспективних рішень для подолання глобальної енергетичної кризи. Серед різних способів отримання енергії від сонця, сонячні елементи є ефективним підходом для перетворення сонячної енергії в практичну електричну енергію. У 2009 році світове виробництво фотоелектричних елементів і модулів склало 12.3 ГВт [1], а через рік вона зросла до понад 20 ГВт [2]. В останні роки поступово розробляється багато видів сонячних елементів на основі кремнію [3], тонких плівок [4, 5] або навіть органічних матеріалів [6, 7]. Згідно з даними Міністерства енергетики США, сонячна енергія повинна бути економічно вигідною для великомасштабного виробництва лише в тому випадку, якщо її собівартість може бути зведена до 0.33/Wp (Wp = wart peak) [8].

Тонкоплівковий телурид кадмію (CdTe) зараз розглядається як один з провідних матеріалів для розвитку економічно ефективної фотовольтаїки (PV), а також є першою PV-технологією з ціною за Wp нижче 1 (0.85) [9]. CdTe має ширину забороненої зони ~1.5 еВ, що близько до ідеального значення для ефективності фотоелектричного перетворення. Тим часом, високий коефіцієнт оптичного поглинання та висока хімічна стабільність також з’являються в CdTe. Все це робить CdTe дуже привабливим матеріалом для тонкоплівкових сонячних елементів. Теоретична ефективність тонкоплівкових сонячних елементів CdTe очікується на рівні 28%-30% [10, 11]. В даний час компанія First Solar оголосила про новий світовий рекорд цього року з ефективності фотоелектричних перетворювачів CdTe на рівні 17.3% на тестовому осередку, побудованому з використанням промислового обладнання та матеріалів, а середня ефективність модулів, вироблених у першому кварталі 2011 року, склала 11.7% [12].

Одним з найкращих варіантів для CdTe-елементів є гетероперехідні структури з прозорим віконним шаром сульфіду кадмію (CdS) n-типу, які зазвичай виготовляються в конфігурації з підкладкою Незважаючи на розбіжність решітки в 10% між CdTe і CdS, сформований гетероперехід має відмінну електричну поведінку, що призводить до високого коефіцієнту заповнення 0.77 у вироблених сонячних елементах [13]. Тому цій структурі надають перевагу різні провідні світові корпорації. Наприклад, компанія First Solar запустила один проект з подвоєння виробничих потужностей сонячних елементів CdS/CdTe з 1.5 ГВт на початку 2011 року до майже 3 ГВт до кінця 2012 року [14]. Calyxo також розширила свої потужності до 25 МВт у 2008 році і планує завершити другу виробничу лінію потужністю 110 МВт у 2011 році [15]. У гетероперехідній структурі CdS/CdTe ефективність до 16.5% було досягнуто в лабораторії ще в 2001 році [16], в той час як найкращі комерційні модулі мають приблизно 10%-11% [17]. Однак вони все ще значно нижчі за теоретичні значення. В даний час існує кілька проблем, які можуть зробити тонкоплівкові сонячні елементи CdS/CdTe більш конкурентоспроможними: (1) короткий час життя неосновних носіїв через рекомбінацію електронно-діркових пар в центрах дефектів в шарах CdTe і на межі поділу між CdS і CdTe, (2) недостатня прозорість прозорого провідного оксиду (TCO) і віконних шарів CdS, (3) відсутність хорошого омічного контакту між шарами CdTe і тильними контактами, і (4) можливість стабільного допінгу плівок CdTe p-типу. Технології, що з’явилися в останні роки, в основному зосереджені на перших трьох вищезазначених проблемах.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Замість того, щоб підсумовувати історію, ця стаття має на меті розглянути прогрес CdS/CdTe фотовольтаїки, оцінюючи деякі сучасні методи для вирішення перших трьох проблем з трьох аспектів: технологія виготовлення, структурний дизайн та вибір зворотного контакту, відповідно.

Просування в технологіях виробництва

Методи виготовлення шарів CdS/CdTe можуть мати значний вплив на ефективність та вартість комірок. Зразки були успішно отримані кількома поширеними методами: радіочастотним розпиленням (R. F. розпилення) [18], близькорозташована сублімація (CSS) [19] та хімічне осадження з ванни (CBD) [20] для підготовки CdS, в той час як електроосадження (ED) [21], трафаретний друк (SP) [22] та CSS [23-25] для формування тонких плівок CdTe. Однак ці методи все ще недостатньо ефективні через притаманні їм недоліки. Наприклад, R. F. Розпилення для підготовки віконного шару CdS може бути досить швидким, але з низькою якістю, що знижує ефективність комірки, в той час як CBD може забезпечити щільний і гладкий шар CdS, але переробка та утилізація відходів розчину викликає додаткові витрати. Таким чином, методи повинні бути ретельно обрані з урахуванням високоякісної тонкоплівкової структури (висока ефективність), належного контролю забруднення та перспективи комерційного виробництва. В даний час нові проблеми, пов’язані з виготовленням, в основному зосереджені на (1) короткому замиканні TCO і шару CdTe, спричиненому частковим покриттям зерен і пробоїнами в CdS з надзвичайно малою товщиною, і (2) короткому часі життя неосновних носіїв через дефекти всередині шару CdTe. На щастя, за ці роки було досліджено декілька модифікацій традиційних методів та нових методик для покращення вищезгаданих проблем [26-36].

2.1. Розпилення в атмосфері Ar CHF3

Одним з чудових покращень у виготовленні шарів CdS є використання R. F. розпилення в атмосфері аргону (Ar), що містить ~3% CHF3 [11, 26-29]. Цей газ розкладається та іонізується під час розпилювального розряду, доставляючи електронегативний фтор (F) на підкладку. Хоча було доведено, що F не зменшує опір шарів CdS [11, 27, 29], в порівнянні з нелегованим CdS, легований F CdS все ще демонструє більшу заборонену зону [26], сильнішу фотопровідність і, що найважливіше, дає більш ефективні сонячні елементи [27]. Це явище, ймовірно, є результатом присутності F. З одного боку, він сильно знижує швидкість росту CdS і бомбардує плівки CdS під час росту, що може усунути надлишок Cd і S, отже, виробляючи щільну плівку з відмінною товщиною і контролем якості [28, 29]. З іншого боку, він також сприяє утворенню CdF2, який може пасивувати межі зерен і формувати хороші переходи CdS/CdTe [11, 28, 29]. Ефективність досягає 15%-15.8% було отримано Bosio et al. [11] в цьому підході. Таким чином, ця методика може розглядатися як хороший вибір для виготовлення шарів CdS в промисловому виробництві фотоелектричних модулів.

2.2. Приготування двошарової тонкої плівки CdS

Структура двошарового тонкоплівкового сонячного елемента CdS показана на рисунку 2. У цій технології перший шар CdS виготовляється за допомогою стандартного процесу CBD зі скороченим часом (у порівнянні зі стандартною структурою, показаною на малюнку 1), а потім другий шар CdS осаджується за допомогою CBD при більш низькій температурі (55°C). Приблизно 14.Шорсткість 6 нм спостерігається в атомно-силовій мікроскопії (АСМ) для стандартного CBD тонкої плівки CdS, в той час як вона може бути зменшена до 7.2 нм у двошаровому корпусі (див. рис. 3(а) і 3(б), відповідно).). Тоді буде отримано менший розмір зерен, оскільки двошарова структура може забезпечити компактні та рівномірні шари CdS без проколів та тріщин між границями зерен. Щільні та гладкі тонкі плівки CdS можуть створювати ізоляцію між шарами TCO та CdTe, що може вирішити проблему шунтування між цими двома шарами. Крім того, більш тонка плівка CdS призводить до більш високого струму короткого замикання і покращує ефективність приблизно на 6.1% при меншій потребі в матеріалі (товщина шару CdS всього 80 нм, як показано на рисунку 2) у порівнянні зі стандартним процесом CBD [30, 31].

Гнучкий сонячний елемент з телуриду кадмію з 12.6% ефективність за допомогою методу відриву

A U.S. Дослідницька група розробила сонячний елемент на основі телуриду кадмію (CdTe) за допомогою методу підйому, який, як повідомляється, забезпечує більш високу кристалічність плівки сульфіду кадмію. Пристрій має ефективність перетворення енергії 12.60%, напруга холостого ходу 0.829 В, щільність струму короткого замикання 23.64 мА/см2 і коефіцієнт заповнення 64.30%.

Image: University of Toledo

Поділіться

Дослідники з Університету Толедо в США розробили гнучкий сонячний елемент CdTe за допомогою методу підйому за допомогою води, включаючи додаткову обробку плівки сульфіду кадмію (CdS) елемента хлоридом кадмію.

“Це легкі та гнучкі сонячні елементи, які можна встановити на будь-яку криву поверхню або електричний пристрій, і, що найважливіше, вони добре підходять для космічних застосувань”. сказав дослідник Сандіп Сінгх (Sandip Singh) в інтерв’ю журналу pv magazine.

Вчені описали метод підйому за допомогою води як недорогий виробничий процес, який пропонує такі переваги, як менша напруга в плівках CdTe і нижча робоча температура навколишнього середовища. Підхід lift-off складається з різних методів фотолітографії для створення профілю фоторезисту, який забезпечує розділення між тонкоплівковим покриттям у бажаних і небажаних областях заданого малюнка. Процес включає в себе змивання фоторезисту, щоб залишити плівку в області з малюнком.

В якості підкладки-медіатора для сонячного елемента і буферного шару CdS товщиною 100 нм використовували листи розщепленої слюди, а також буферний шар CdS. Вони також застосували обробку плівки сульфіду кадмію (CdS) парами хлориду кадмію (CdCl2) перед осадженням CdTe і другу обробку CdCl2 після осадження CdTe.

“A 3.5-мікронний шар поглинача CdTe був осаджений методом сублімації в замкнутому просторі з температурою джерела 580 C і температурою підкладки 520 C в середовищі з 1% кисню і 99% аргону”. пояснили вони.

Вчені висушили очищену плівку струменем азоту і нанесли прозорий шар оксиду індію-цинку (IZO) в якості переднього контакту.

“У цьому процесі лист слюди служить лише для вирощування плівок CdS і CdTe, після відшарування лист слюди не є частиною сонячного елемента”. кажуть вони.

Вони сказали, що процес призводить до більш високої кристалічності плівок. Вони виявили, що середній розмір зерна плівки CdS без додаткової обробки CdCl2 набагато менший, ніж з додатковою обробкою CdCl2. Це означає, що плівка CdS має більш високу провідність.

Випробування за стандартних умов освітлення показали ефективність перетворення енергії на рівні 12.60%, напруга холостого ходу 0.829 V. щільність струму короткого замикання 23.64 мА/см 2. і коефіцієнт заповнення 64.30%. Група описала це значення ефективності як найвище серед усіх гнучких сонячних елементів CdTe, виготовлених за технологією lift-off.

“Додаткова обробка шару CdCl2 на шарі CdS значно покращує напругу холостого ходу і коефіцієнт заповнення, в той час як поліпшення густини струму короткого замикання є незначним”. зазначають дослідники. Вони описали нову клітинну технологію в статті “Water-Assisted Lift-Off Process for Flexible CdTe Solar Cells”, яка нещодавно була опублікована в ACS Publications.

Цей вміст захищений авторським правом і не може бути використаний повторно. Якщо ви бажаєте співпрацювати з нами і хотіли б повторно використати частину нашого контенту, будь ласка, зв’яжіться з нами за адресою: editors@pv-magazine.com.

Еміліано Белліні

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Еміліано приєднався до pv magazine в березні 2017 року. Висвітлює питання сонячної та відновлюваної енергетики з 2009 року.

Значно покращено збирання світла та фотоелектричні характеристики в сонячному елементі CdTe з функціонально розробленим 1D-фотонним кристалом за допомогою інженерії управління світлом

Функціональні конструкції та інтеграції на основі фотонів для передових оптоелектронних пристроїв розглядаються як перспективні кандидати з огляду на підвищення ефективності і можливості налаштування. З метою покращення фотоелектричних характеристик за рахунок збільшення збору фотонів, в дослідженні представлені основні результати експериментального та теоретичного порівняння оптичної та електричної оцінки інтеграції функціонально розробленого одновимірного фотонного кристала (1D-ФК) в сонячні елементи CdTe. Оскільки прозорість сонячного елемента (СЕ) на основі гетеропереходу CdS/CdTe зменшується за рахунок фотонної забороненої зони, утвореної (MgF2/MoO3) N 1D-PC; а саме, повторне збирання покращується за рахунок збільшення поглинання. Номер періоду на резонансній довжині хвилі 850 нм та густина фотоструму ( \(_\) ) мають значний вплив на дослідження. Для чотирьох періодів відбиття в області фотонної забороненої зони є достатнім для збирання фотонів і настає насичення. Проведено порівняльний аналіз фотоелектричних характеристик ФЕП з 1D-ПК і без нього, виготовлених при оптимальних значеннях. Напруга холостого ходу не змінюється, крім того, густина струму короткого замикання та густина максимального струму змінюються в межах 15.86-17.23 мА см.2 і, 13.08-15.41 мА см.2. Після інтеграції 1D-ПК в структуру зроблено висновок, що ФЕП та ефективність перетворення енергії зростають від 55.27 до 63.35% з покращенням на 15.91% і, від 8.26 до 10.47% з покращенням на 21.10%.

Вступ

У сучасному світі, де зростаючий попит на енергію є високим, важливість енергетичної потреби в рясних, дешевих і чистих джерелах енергії зростає з кожним днем. Таким чином, відновлювана енергетика, як альтернатива джерелам, що містять викопне паливо, пропонує рішення для подолання цієї енергетичної потреби. У сонячних елементах (СЕ), які є найбільш перспективною альтернативою серед відновлюваних джерел енергії, фотонна енергія сонця може бути зібрана дешево, ефективно і просто 1. Особливо сонячні елементи на основі кадмій-телуру (CdTe) останнім часом привертають увагу в академічних і промислових дослідженнях завдяки своїй здатності досягати 22.1% ефективності 2,3. Висока стабільність теплових елементів, низька вартість та довгострокова стабільна фотоелектрична продуктивність 4,5,6,7.

CdTe має пряму оптичну ширину забороненої зони близько 1.45 еВ, що є зручною шириною забороненої зони для СК. Крім того, завдяки високій поглинальній здатності CdTe, СЕ на основі CdTe зазвичай складаються з тонкого сульфіду кадмію n-типу (CdS) і відносно товстого гетеропереходу CdTe p-типу. Ефективність гетеропереходу CdS/CdTe була збільшена на 1.5% за останні 20 років в лабораторних умовах, причому ефективність комірки перевищує 20%, а ефективність модуля близька до 15% 8,9,10. Завдяки поглиначу CdTe, який забезпечує високе поглинання на стику, всі фотони з енергіями, більшими за ширину забороненої зони, можуть бути поглинуті навіть дуже тонким матеріалом p-типу. СЕ на основі гетеропереходів CdS/CdTe з шаром поглинача CdTe товщиною близько 2 мкм можуть поглинати майже всі фотони з АМ 1.5G. Крім того, гнучкість гетеропереходу CdS/CdTe при такій товщині є досить високою. З цієї причини використання СЕ на основі CdS/CdTe в техніці є дуже вигідним з точки зору виробництва, механічної функціональності та легкості. Шар CdS n-типу є відповідним тонким віконним шаром в гетеропереході і може утворювати відповідний гетероперехід з CdTe p-типу. У випадках, коли тонкі плівки CdS створюють вищу густину струму короткого замикання, це впливає на ефективність перетворення комірки 11. На додаток до переваг, для високоефективних систем на основі CdS/CdTe існують фундаментальні і значні проблеми, пов’язані з забезпеченням довготривалої термічної і механічної стабільності. Найважливішою з них є сумісність p-типу CdTe з металом нижнього контакту, який має стабільну, невипрямляючу і низькоомну конфігурацію. Метали, що використовуються в якості металів нижнього контакту, можуть з часом дифундувати в комірку, що призводить до критичного зниження ефективності комірки. Тому після початкової генерації системи на основі гетеропереходу CdS/CdTe демонструють хороші фотоелектричні характеристики, але з часом ефективність знижується. Тому цю проблему можна вирішити, додавши між поглинаючим шаром CdTe і металевим контактом 12 тильну поверхню з високою шириною забороненої зони (BSF) з матеріалом з високою шириною забороненої зони. BSF також обмежує рух неосновних носіїв навколо активної області і покращує фотоелектричні характеристики.

Навіть якщо ефективність є високою в СЕ, що складається з гетеропереходу CdTe/CdS, значного збільшення ефективності в останні роки не спостерігається. Тому використання декількох поглиначів з різними ширинами забороненої зони в тандемі або двосторонньої конфігурації з підсвічуванням може бути життєздатним для збільшення використання сонячного світла 13. В результаті низького поглинання CdTe, що виступає в якості поглинаючого шару в довгохвильовій області розподілу повітряної маси 1.5 глобальний (AM 1.5G) розподілу, були проведені дослідження з відповідного вирівнювання смуги пропускання за допомогою смугової інженерії для збільшення поглинання в довгохвильовій області 4,14,15,16,17,18. Окрім модифікацій, які можна зробити за допомогою різного легування матеріалу, легування або вирівнювання ширини забороненої зони в CdS і CdTe, можна спробувати застосувати інженерні підходи, засновані на управлінні світлом, для регулювання оптичних властивостей комірки шляхом модифікації поширення електромагнітної хвилі всередині комірки, не вносячи жодних змін безпосередньо в гетероперехід CdS/CdTe 19,20,21,22. Серед цих підходів, інтеграція періодичного одновимірного (1D) шару діелектричного дзеркала (ДД) з властивостями фотонного кристала (ФК) в структуру для покращення та модифікації оптичних властивостей є ефективним підходом 20,23. Завдяки цій особливості, системи 1D-ПК також включені в літературу як розподілені бреггівські рефлектори (DBR) і використовуються функціонально для підвищення фотоелектричної продуктивності, що складаються з різних матеріальних систем 21,24,25,26. У СЕ, який складається з 1D-ПК і гетеропереходу CdS/CdTe, непоглинені фотони. особливо з великою довжиною хвилі. можуть бути відправлені назад в гетероперехід шляхом створення відповідного відбиття, таким чином збільшуючи поглинання.

1D-ПК складаються зі структур з двома або більше діелектричними проникностями, вирощеними або осадженими в одному напрямку, і тому діелектрична проникність і показник заломлення періодично змінюються в одному напрямку в цих структурах 27. Таким чином, за допомогою відповідної конструкції 1D-ПК можна створити фотонну заборонену зону, сформовану в діапазоні довжин хвиль, де буде відбуватися відбиття для поширення фотонів в одному напрямку. Оптимізуючи товщину та кількість шарів системи 1D-ПК, можна регулювати ширину та інтенсивність відбиття фотонної забороненої зони. Таким чином, характеристики поглинання можуть бути модифіковані шляхом спеціального регулювання характеристик відбиття без зміни властивостей активного шару в результаті інтеграції 1D-ПК в СЕ CdS/CdTe. Направляючи фотони, які не поглинаються в гетеропереході CdS/CdTe, в активну область шляхом внутрішнього відбиття, можна збільшити густину фотоструму ( \(_\) ) в СЕ. Таким чином, фотоелектричні характеристики комірки можуть бути покращені.

У літературі є дослідження, в яких спостерігається збільшення фотоелектричних характеристик при інтеграції системи Si/SiO2 DBR в СЕ на основі CdS/CdTe 9,26. Однак, в цих дослідженнях фізична інтерпретація була зроблена тільки на оптичних спектрах шарів DBR, а не на оптичних властивостях СК. Крім того, у відповідних дослідженнях ширина смуги пропускання залишається досить широкою. Оскільки в системі Si/SiO2 DBR контраст показника заломлення високий, і виходить широка фотонна заборонена зона. Таким чином, для СЕ неможливо працювати з двостороннім освітленням. Для біфазного режиму роботи необхідно прагнути до того, щоб смуга відбиття не була широкою як для верхнього, так і для нижнього освітлення, тобто для систем матеріалів з низьким контрастом показника заломлення.

У цьому дослідженні ми зосередилися на ефективному дизайні фотонної забороненої зони лише для області довжин хвиль з низьким поглинанням, виходячи з оптичних властивостей кожного шару в CdS/CdTe SC та інтеграції 1D-PC. Основна увага зосереджена на покращенні фотоелектричних характеристик шляхом інтеграції відповідної конструкції N періоду (MgF2/MoO3) N 1D-ПК в СЕ з гетеропереходом CdS/CdTe. Для цього було детально досліджено оптичні властивості гетеропереходу CdS/CdTe, як експериментально, так і теоретично, та інтегровано його в (MgF2/MoO3) N 1D-PC з функціонально тонко налаштованою фотонною забороненою зоною для покращення поглинання шляхом збирання фотонів. При виготовленні СЕ для осадження матеріалів використовували метод ВЧ розпилення. Методологічно ми спроектували фотонну заборонену зону в ближній інфрачервоній області (БІЧ) і в різних періодах для прозорої області довжин хвиль в смузі поглинання CdTe, яка є поглинаючим шаром. Розраховано оптичні характеристики розроблених (MgF2/MoO3) N 1D-ПК та СЕ, утворених шляхом інтеграції цих 1D-ПК в СЕ з гетеропереходом CdS/CdTe за допомогою методу матриці переносу (ТММ). Виготовлено СЕ на основі CdTe з 1D-ПК та без нього, оптимальний період яких визначався на основі теоретично розрахованого \(_\). і ми представили порівняльну фотоелектричну продуктивність. Ми спостерігали значне збільшення фотоелектричної продуктивності за рахунок покращення характеристики поглинання в інфрачервоному діапазоні для 1D-ПК та СЕ на основі CdTe.

Результати

В роботі досліджено зміни фотоелектричних характеристик в результаті інтеграції системи (MgF2/MoO3) N 1D-ПК, спроектованої з невідповідними параметрами на основі оптичних властивостей СЕ, сформованих в СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3. Досліджені СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3 та FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3/(MgF2/MoO3) N наведено на рис. 1a,b, відповідно. В якості нижнього контакту в отриманих СЕ використовували фтористий оксид олова (FTO), нанесений на скляну підкладку. FTO є електропровідним і оптично високопрозорим в діапазоні довжин хвиль, за який відповідає AM 1.5G. SnO2 товщиною 100 нм використовувався на ФТО через його широку оптичну заборонену зону, високі оптичні та електричні властивості для запобігання рекомбінації фотогенерованих носіїв. При такій товщині SnO2 є прозорим і, в той же час, забезпечує зонне упорядкування і запобігає просочуванню дірок, утворених при фотопроізводстве, до нижнього контакту. У цьому відношенні SnO2 також виступає в якості електронно-транспортного шару (ETL). До структури додано віконний шар CdS товщиною 50 нм для поглинання електромагнітних хвиль і передачі фотогенерованих електронів до шару SnO2. CdS є перспективним матеріалом n-типу з групи II-VI і має широку пряму заборонену зону (2.42 еВ) 28,29. Для того, щоб збільшити фотоелектричні характеристики за рахунок створення великої кількості електронно-діркових пар, матеріал CdTe з оптичною шириною забороненої зони 1.5 еВ був обраний в якості активного шару у вироблених структурах. CdTe з високою якістю матеріалу можна досягти за допомогою техніки ВЧ розпилення, особливо для субмікронних товщин 30. Крім основних носіїв, що утворюються в результаті фотогенерації, в якості шару BSF використовується шар MoO3 товщиною 100 нм для локалізації неосновних носіїв навколо pn-переходу, щоб ефективніше збирати їх під дією внутрішнього електричного поля і зменшити рекомбінацію. Завдяки його зручній робочій функції та високій здатності до легування p-типу, формування омічних контактів з MoO3 полегшується, а також забезпечується селективний транспорт за рахунок запобігання фотогенерованим електронам досягати верхнього контакту в структурі 13. У цьому відношенні MoO3 також діє як дірковий транспортний шар (ДТШ) в СК. Крім того, в наших попередніх роботах ми провели структурні та моологічні дослідження тонкої плівки MoO3 31,32. Для покращення поглинання за рахунок зменшення прозорості в СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3, фотонна заборонена зона в структурі була сконструйована за допомогою 1D-ПК, які складаються з MgF2 та MoO3, що мають різні діелектричні проникності, а отже і різні показники заломлення.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Матеріали, за винятком частин металізації, були осаджені за допомогою методу радіочастотного розпилення в розглянутих в дослідженні СК. Техніка ВЧ розпилення забезпечує гомогенне та контрольоване по товщині осадження CdTe, CdS та інших металооксидних сплавів з бажаним стехіометричним співвідношенням 19,30,31,33,34,35. Крім того, в нашому попередньому дослідженні ми виявили, що оптичні розрахунки, які ми зробили за допомогою ТММ на приладах, виготовлених методом осадження ВЧ розпиленням, показали майже ідеальне узгодження з експериментом 19.

В досліджуваних СЕ шар поглинача. CdTe, який є відносно товстішим і має вищий коефіцієнт поглинання, ніж інші шари. Тому, щоб досягти збільшення фотоелектричної продуктивності в результаті лише інтеграції 1D-ПК без внесення будь-яких модифікацій в гетероперехід або СЕ, перш за все, необхідно знати оптичну характеристику всього СЕ. Тому ми розпочали дослідження на основі експериментальних та розрахованих спектрів пропускання за допомогою ТММ для 1D-СК без ПК (FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3). Оскільки коефіцієнт пропускання СК буде збільшуватися в області, де поглинання зменшується, ми спочатку зосередилися на довшій області довжин хвиль. NIR-, починаючи приблизно з 700 нм, яка є областю довжин хвиль, де починається і збільшується коефіцієнт пропускання. На рис. 2, експериментальний та розрахований спектри пропускання СК, зміна коефіцієнта поглинання CdTe та АМ 1.Наведено спектральне випромінювання 5G в залежності від довжини хвилі.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Той факт, що тренди дуже близькі в залежності від довжини хвилі в експериментальних і теоретичних спектрах пропускання, розрахованих за допомогою ТММ, наведених на рис. 2, показує, що ТММ є дуже потужним засобом. 2 показує, що ТММ є потужним методом. CdTe були осаджені методом ВЧ розпилення, і шари можуть бути осаджені з неідеальною площинністю і невеликими відхиленнями від бажаної товщини в нм. Ця невелика різниця могла виникнути через те, що розрахунки, зроблені за допомогою ТММ, були розраховані для ідеального стану шарів з ідеальною площинністю по товщині в нм. Відповідно, невелика різниця спостерігається в деяких діапазонах довжин хвиль. Коефіцієнт поглинання поглинаючого шару CdTe зменшується, особливо після 800 нм. Однак, характеристика поглинання все ж таки спостерігається в ближній інфрачервоній області, хоча і незначною мірою. Той факт, що прозорість СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3 також збільшується після 700, означає, що фотони з довжиною хвилі більше 700 нм проходять через СЕ без поглинання. Збільшення поглинання за рахунок зменшення прозорості в цій області, тобто.e., відбиваючи непоглинені фотони назад в активну область і отримуючи ефективний збір, може позитивно вплинути на фотоелектричні характеристики комірки.

У дослідженнях з інтеграції ДБР в СЕ на основі CdS/CdTe проводилася лише фізична інтерпретація оптичних спектрів шарів ДБР, а оцінка оптичних властивостей всієї СЕ не проводилася 9,26. Крім того, у відповідних дослідженнях ширина смуги пропускання була досить широкою, і тому не було можливості для роботи СЕ з біфазним освітленням. В принципі, показники заломлення матеріалів, з яких складається фотонний кристал, і контраст цих показників заломлення визначають характеристики фотонної забороненої зони або стоп-зони, яка буде створена за допомогою DBR. Збільшення контрасту показників заломлення між матеріалами збільшує як інтенсивність відбиття, так і фотонну ширину забороненої зони. Таким чином, вужчу фотонну заборонену зону можна отримати за допомогою матеріалів, чиї показники заломлення ближчі один до одного (менш контрастні) для заданої центральної довжини хвилі. Ми пропонуємо методологічно більш ефективну конструкцію CdS/CdTe СЕ, яка може бути покращена в області довжин хвиль, де поглинання є низьким і може працювати при двосторонньому освітленні. Для цього ми намагаємося зменшити проникність за допомогою 1D-ПК дизайну з фотонною забороненою зоною тільки в NIR області. Тому ми розрахували спектри відбиття системи (MgF2/MoO3) N 1D-ПК з центральною довжиною хвилі \(\lambda _\) =850 нм при різних періодах методом ТММ Для \(\lambda _\) =850 нм товщини MgF2 і MoO3 становлять 155 і 100 нм відповідно. Коли на рис. 3 розглянуто, 1D-ПК розроблено, щоб діяти як дзеркало в потрібному діапазоні довжин хвиль відповідно до згаданої методології.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Контраст показника заломлення системи (MoO3/MgF2) N 1D-ПК не є значним, а отже, можна отримати вужчу фотонну заборонену зону. Збільшення кількості періодів у системі (MgF2/MoO3) N 1D-ПК звужує фотонну смугу пропускання і збільшує інтенсивність відбиття. Швидкість збільшення інтенсивності відбиття зменшується зі збільшенням кількості періодів. Для N = 5 і 6 періодів накопичення починається при 90% відбиття. Як і очікувалося, період не впливає на довжину центральної хвилі. Крім того, короткохвильовий хвіст фотонної забороненої зони, утвореної системою (MgF2/MoO3) N 1D-ПК, зміщується з 657 до 700 нм зі збільшенням періоду від 1 до 6. Тому, інтегруючи систему (MgF2/MoO3) N 1D-ПК в СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3, необхідно дослідити, як це впливає на збільшення прозорості СЕ після 700 нм. Спектри пропускання та поглинання, розраховані для різних періодів ФТО/SnO2/CdS/CdTe/MoO3/(MgF2/MoO3) N СК при \(\lambda _\) =850 нм, наведені на рис. 4a,b, відповідно.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Як і передбачалося, спектр пропускання РК FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3/(MgF2/MoO3) N зменшується зі збільшенням числа періодів після 700 нм для (MgF2/MoO3) N 1D-ПК. Збільшення кількості періодів до N = 4 в РК зменшує пропускання до 1000 нм практично до нуля. Приблизно на 700 нм спостерігається перетин прозорості РК FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3 і прозорості (MgF2/MoO3) N 1D-ПК (рис. 4а вставка) є очевидним. Таким чином, система (MgF2/MoO3) N 1D-ПК, розроблена для \(\lambda _\) = 850 нм, є підходящою конструкцією для СЕ на основі CdTe. При великій кількості періодів (N 4) фотонна заборонена зона має різкі лінії і зменшується в ширину, що має тенденцію до збільшення пропускання в районі 1000 нм. Для того, щоб інтерпретувати вплив цієї критичної зміни в оптичній характеристиці СК на фотоелектричні характеристики, необхідно дослідити спектр поглинання.

В СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3/(MgF2/MoO3) N зменшення пропускання після 700 нм з номером періоду безпосередньо впливає на спектр поглинання, і після 700 нм спостерігається збільшення поглинання. Подібно до тенденції в спектрі пропускання, не спостерігається значного збільшення поглинання в області NIR з періодом, більшим за N = 4. Для того, щоб дослідити, як це покращення поглинання за допомогою 1D-ПК в СЕ на основі CdTe впливає на фотоелектричні характеристики, AM 1.Слід також дослідити спектральний розподіл випромінювання 5G. Тому для більш ефективної оцінки ми розрахували характеристику поглинання СК і \(_\) над \(_\), використовуючи рівняння. (16). Тут, при розрахунку \(_\). припускається, що кожен фотон створює електрон і дірку в ПС 19. Ця ситуація дає відносну оцінку і дозволяє зрозуміти, чи відносно покращилися механізми протікання потоку в СЕ чи ні. Зміна \(_\) в СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3/(MgF2/MoO3) N в залежності від кількості періодів наведена на рис. 5.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

\(_\) суттєво зростає в СК до N = 4 періодів і стає насиченою для більших періодів. Збільшення відбиття в (MgF2/MoO3) N 1D-ПК до N = 4 періодів суттєво зменшує пропускання СК, особливо за рахунок повернення фотонів з довжинами хвиль більше 700 нм назад в активну область. Покращення поглинання шляхом направлення фотонів, які не були поглинуті в активній області, назад за допомогою 1D-ПК призвело до перезбирання і збільшення \(_\). Отже, інтеграція (MgF2/MoO3) N 1D-ПК, отриманого за 4 періоди, в СЕ на основі CdTe є достатньою для необхідного регенераційного збору фотонів. Це дослідження показує, що структурні параметри 1D-ПК можуть бути визначені експериментально за допомогою ТММ і ефективної методології без надмірного споживання матеріалу і процесу виготовлення.

Для того, щоб визначити, як покращення, досягнуте завдяки системі (MgF2/MoO3) N 1D-ПК в \(_\), впливає на фотоелектричні характеристики комірки та вихідні параметри комірки, ми виготовили СЕ FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3/(MgF2/MoO3) 4, яку ми визначили як оптимальну для періоду N = 4. Ми виготовили СЕ з 1D-ПК і без нього при однакових параметрах і умовах осадження, щоб порівняти їх фотоелектричні характеристики для кількісного порівняння. Вольт-амперні та вольт-фарадні характеристики FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3 та FTO/SnO2/CdS/CdTe/MoO3/(MgF2/MoO3) 4 SC порівняно наведені на рис. 6a,b, відповідно. Фотоелектричні характеристики, отримані та розраховані на основі \(J-V\) та \(P-V\) характеристик, наведені в таблиці 1.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Той факт, що MoO3 товщиною 40 нм, який виступає в якості шару BSF, є дуже прозорим у видимій та ІЧ області, дозволяє фотонам довжин хвиль, які не відбиваються від фотонної забороненої зони 1D-ПК, потрапляти в активну область при верхньому освітленні. Таким чином, наявність SnO2 на нижній стороні СЕ і MoO3 на верхній стороні забезпечує симетрію оптичного шляху, яким буде рухатися світло в СЕ, оскільки оптичні характеристики цих матеріалів однакові, особливо для ІЧ-області. Таким чином, характеристика пропускання РК не змінюється при верхньому і нижньому освітленні, а поглинання-відбиття відбувається в обмін один на одного. Модифікація оптичного сліду здійснюється за допомогою фотонної забороненої зони. Це показує, що функціональна конструкція фотонної забороненої зони, на яку спрямоване дослідження, є методологічно придатною, і управління світлом забезпечується для двосторонньої роботи ФЕП. Як згадувалося вище, збір фотонів збільшується за рахунок внутрішнього відбиття при низькому освітленні, що дозволяє як покращити фотоелектричні характеристики, так і ефективно збирати фотони при верхньому освітленні.

Обговорення

Дослідження було зосереджено на збільшенні збору фотонів та покращенні фотоелектричних характеристик з модифікацією оптичної характеристики за рахунок функціонально розробленої інтеграції 1D-ПК в СЕ на основі CdS/CdTe. Поглинання СЕ посилюється за рахунок зменшення прозорості з відповідною фотонною забороненою зоною, яка відповідає довгохвильовій частині смуги поглинання CdTe. За допомогою (MgF2/MoO3) N 1D-ПК сконструйовано фотонну заборонену зону, а оптичні характеристики РК на основі CdTe розраховано за допомогою ТММ. На основі розрахованої густини фотоструму визначено оптимальне число періодів ПК. У системі (MgF2/MoO3) N 1D-ПК, яка функціонально розрахована на резонансну довжину хвилі 850 нм, кількість періодів підтримує поглинання за рахунок зменшення прозорості в ближній інфрачервоній області СЕ на основі CdTe. Для чисел періодів, більших за чотири, накопичення починається приблизно при 90% відбиття, а насичення спостерігається в області \(_\). Короткохвильовий хвіст фотонної забороненої зони, утвореної системою 1D-ПК, зміщується з 657 до 700 нм при збільшенні періоду до шести. Цей діапазон варіювання охоплює точний перетин спектра пропускання СЕ на основі CdTe і фотонної забороненої зони 1D-ПК.

Визначено, що оптимально чотириперіодної системи (MgF2/MoO3) 4 1D-ПК достатньо для збільшення збору фотонів і покращення фотоелектричних характеристик в СЕ на основі CdTe. При однакових умовах осадження були отримані СЕ на основі CdTe з оптимальними значеннями 1D-ПК та без них, а також порівняно їх фотоелектричні характеристики. Встановлено, що система (MgF2/MoO3) N 1D-ПК не змінює забороненої зони в СЕ на основі CdTe, а лише впливає на оптичні характеристики. В результаті інтеграції 1D-ПК не відбулося суттєвої зміни \(_\). \(_\) покращився з 15.86 до 17.23 мА см.2 та \(_\) від 13.08 до 15.41 мА см.2. Ці збільшення густини струму вказують на те, що поглинуті фотони відбиваються в активну область, а повторне збирання відбувається завдяки фотонній забороненої зони, сконструйованій в інфрачервоному діапазоні. Отже, \(FF\) було покращено на 15.91% від 55.з 27 до 63.35%, а \(PCE\) збільшився на 21.10% з 8.26 до 10.47%, в залежності від функціонально розробленої інтеграції 1D-ПК.

Залишається важливим збільшити збір фотонів та ефективність за допомогою інженерії управління світлом в 1D-ПК та СК без різного легування матеріалу, легування або вирівнювання смуги пропускання. На відміну від досліджень, проведених в літературі з цією метою, розробка функціональної фотонної забороненої зони тільки в області довжин хвиль, де збирання фотонів є слабким, показує оригінальність і потенціал бути піонером для майбутніх досліджень цього дослідження. Крім того, фотонна заборонена зона в дослідженні є тонко налаштованою і функціональною, а також не має звичайної широкої забороненої зони, що дозволяє світлу потрапляти в СК з верхньої сторони.

В огляді дослідження підтверджено, що для двосторонньої конструкції CdS/CdTe з 1D-ПК забезпечується дуже ефективне збирання фотонів з нижньої сторони. Крім того, відповідна характеристика поглинання забезпечується для достатнього збору фотонів з верхньої сторони.

Матеріал і методи

Теоретичні основи

Оптичні характеристики, такі як відбиття, поглинання та пропускання системи (MgF2/MoO3) N 1D-ПК та FTO/SnO2/CdTe/CdS/MoO3/(MgF2/MoO3) N SC, розроблених в рамках дослідження, були розраховані за допомогою методу матриці переносу (ТММ), який є дуже ефективним методом, що використовується в моделюванні різних багатошарових оптоелектронних пристроїв. ТММ. це метод, який досліджує поширення електромагнітних хвиль в структурі і теоретично визначає оптичні властивості структури 36,37,38. Електрична та магнітна компоненти поля електромагнітної хвилі пов’язані між собою в кожному шарі за допомогою матриці переносу. Компоненти поля поширення в шарах пов’язані з матрицею поширення на межі поділу кожного шару.

За допомогою ТММ можна проводити розрахунки структур, створених шляхом інтеграції металевих шарів з різною провідністю та діелектричних матеріалів. У найзагальнішому випадку це дає загальну основу, яка дозволяє розраховувати оптичні характеристики, зумовлені інтеграцією як діелектричних, так і металевих та напівпровідникових матеріалів між собою. Тому ми взяли за основу пояснення розрахунків найзагальнішу форму і виконали розрахунки, зробивши необхідні скорочення для спроектованих в роботі структур. Площина шару металу, затиснутого двома діелектриками, може бути прийнята як паралельна площинам \(z\) =0. Розглянемо поширення електромагнітних хвиль на межі поділу провідника і діелектрика з конфігурацією та орієнтацією, як показано на рис. 8.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Можна вважати, що електромагнітна хвиля поширюється в напрямку \(z\) і поляризується в напрямку \(y\) шляхом вибору спеціальної орієнтації, так що можна вивчати \(s\) і \(p\) поляризації. Поляризацію магнітного поля \(p\) можна записати у такому вигляді:

Тут \(c\). швидкість поширення світла у просторі, \(\omega\). кутова частота, \(_ (i=1, 2)\). діелектрична проникність середовища \(i\), \(_\) та \(_ (i=\mathrm)\). коефіцієнти. \(\vec_ = \sqrt \varepsilon_ \omega /c\;\left( \right)\). хвильовий вектор електромагнітної хвилі. Хвильові вектори не змінюються на межі поділу матеріалів у напрямку \(x\), тобто компоненти \(x\) хвильових векторів на межі поділу дорівнюють ( \(_=_\) ). Відповідно до закону Снелла, якщо цю ситуацію застосувати для магнітного поля та електричного поля на межі розділу, то отримаємо наступні рівняння:

де \(\верхня стрілка\). поверхнева густина струму, а \(_\). нормальний одиничний вектор поверхні. Відповідно до закону Ома, наступний набір рівнянь може бути отриманий при \(z\) =0:

Нові перовскітні сонячні елементи: Як низько (і як швидко) може опуститися сонячна енергетика?

Довге очікування недорогих, високоефективних перовскітних сонячних елементів наближається до завершення. Тепер починається найцікавіше.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Вартість сонячної енергії падає, як скеля, і, мабуть, ми ще нічого не бачили. Нові недорогі перовскітні сонячні елементи нарешті починають пробивати собі шлях на сонячний ринок. Один з перспективних шляхів передбачає поєднання з кремнієвою технологією, і тонкі плівки також в грі.

“Трансформаційні” перовскітні сонячні елементи на підході

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Довге очікування недорогих, високоефективних перовскітних сонячних елементів наближається до завершення. Тепер починається найцікавіше. Фото надане компанією Qcells.

Дослідники з Національної лабораторії відновлюваної енергетики (NREL) Міністерства енергетики США вболівають за перовскітні сонячні елементи, і небезпідставно. Перовськіт. це мінерал з чудовими оптичними властивостями, а його синтетичні різновиди можна вирощувати в лабораторних умовах за відносно низьку вартість (детальніше тут).

Оскільки безкоштовних обідів не буває, синтетичні перовскіти потребують певного доопрацювання, перш ніж вони зможуть перемогти кремнієві сонячні батареї в галузі чистої енергетики.

“Перовскітні матеріали пропонують відмінне поглинання світла, рухливість носіїв заряду і термін служби, що призводить до високої ефективності пристроїв з можливістю реалізації недорогих, промислово масштабованих технологій”. захоплюється NREL, попереджаючи, що “реалізація цього потенціалу вимагатиме від нас подолання бар’єрів, пов’язаних зі стабільністю і екологічною сумісністю”.”

Якщо ці недоліки вдасться усунути, перовскітні сонячні елементи матимуть “трансформаційний потенціал для швидкого розгортання сонячної енергетики в тераватних масштабах”, додали в NREL.

Якщо ви не можете перемогти їх, приєднуйтесь до них

Раніше перовскітні сонячні елементи вважалися крихкими та відносно низькою ефективністю перетворення сонячної енергії. Існують різні способи вирішення цих проблем, і один з них передбачає поєднання перовскітних сонячних елементів з кремнієвими. Тандемний зв’язок є взаємним: кремній забезпечує стабільність, а перовскіти підвищують загальну ефективність сонячних елементів без зайвих витрат.

NREL є давнім шанувальником перовскітів, і лабораторія зацікавилася тандемом перовскіт-кремній. У 2020 році компанія NREL звернула увагу на потенціал підвищення ефективності та зниження вартості кремнієвих сонячних елементів за рахунок додавання перовскітів. Вони досягли ефективності перетворення 27% за допомогою свого перовскіт-кремнієвого сонячного елемента, порівняно з 21% для версії, що складається лише з кремнію.

Південнокорейська фірма Qcells (відгалуження Hanwha Solutions) також отримала пам’ятку, і компанія бере її на озброєння. 17 травня компанія Qcells оголосила, що інвестувала 100 мільйонів доларів у пілотну лінію для виведення на ринок тандемних перовскітних елементів з кремнієм.

“Інвестиції прокладуть шлях для Qcells до масового виробництва перовскітних тандемних елементів, які мають набагато вищий коефіцієнт корисної дії, ніж сонячні елементи на основі кремнію, що використовують технологію TOPCon (тунельний оксидний пасивний контакт) або гетероперехід”. пояснили в Qcells.

Не варто просто вірити їм на слово. На початку цього року NREL підтвердив коефіцієнт ефективності перетворення сонячної енергії до 29.3% для тандему перовскіт-кремнієвий сонячний елемент, розроблений компанією Qcells та її дослідницькими партнерами в Німеччині. Це перевищує теоретичний максимум в 29.1% для кремнієвих сонячних елементів.

Hanwha розмістить нову тандемну лінію на своєму заводі в Джинчхоні в Південній Кореї, і вона не дає траві рости під ногами. Лінія повинна бути введена в експлуатацію до кінця 2024 року, а комерціалізація очікується в 2026 році.

Гра з перовскітними сонячними елементами розпочалася

І це лише верхівка айсберга перовскіт-кремнієвих фотоелементів. Qcells є частиною європейського проекту з комерціалізації тандемних сонячних елементів під назвою PEPPERONI, який наразі включає 17 партнерів з 12 різних європейських країн. Корея також має свій внесок у розвиток сонячної енергетики завдяки команді Qcells у Німеччині, яка приймає проект PEPPERONI на своєму заводі в Тальхаймі.

PEPPERONI був запущений в листопаді минулого року, і це, можливо, привернуло увагу американської компанії First Solar, яка шукала можливості підвищити ефективність перетворення своєї тонкоплівкової сонячної технології.

Тонкоплівкова технологія не може зрівнятися за ефективністю перетворення сонячної енергії зі звичайними кремнієвими сонячними елементами, але вона має дві переваги. Тонкоплівкові сонячні елементи піддаються швидкому, великосерійному, дешевому виробництву, вони легкі та гнучкі, а це означає, що вони мають набагато ширший діапазон застосування.

Перовскіти можуть допомогти зменшити розрив у перетворенні для тонких плівок. Можливо, саме це було козирем у рукаві First Solar, коли вона нещодавно придбала шведський перовскітний стартап Evolar AB (більше про First Solar тут). Угода складається з двох етапів, причому другий етап залежить від технологічного прогресу, тому слідкуйте за новинами.

Тонкоплівкові сонячні елементи на основі перовскіту

Тонкоплівкова формула First Solar заснована на технології сонячних елементів на основі телуриду кадмію, або скорочено CdTe, яку компанія описує як “більш низьку вартість, чудову масштабованість і більш високу теоретичну межу ефективності”, ніж у звичайних кремнієвих сонячних елементів, а також цілий ряд інших переваг.

Компанія все ще вдосконалює свою формулу, і на її веб-сайті в даний час передбачається досягнення 25% ефективності перетворення сонячної енергії до 2025 року, а до 2030 року. 28%.

Перовскітні сонячні елементи можуть допомогти First Solar випередити ці цілі. Ще у 2019 році команда дослідників з Техаського університету в Остіні та Університету штату Колорадо обґрунтувала доцільність додавання перовскітів до тонкоплівкових сонячних елементів CdTe. Вони вказали, що формула перовскіту метиламоній-свинець-бромід буде хорошим кандидатом, частково тому, що він піддається енергоефективному низькотемпературному виробництву.

“Підхід до підвищення ефективності фотоелектричних перетворювачів CdTe шляхом додавання широкозонного шару перовскіту в конфігурацію тандемного пристрою з 4Т здається правдоподібним способом підвищення ефективності без значного збільшення виробничих витрат”. підсумували вони.

гнучкий, сонячний, елемент, телуриду

Багато шляхів до майбутнього перовскіту

Тандемний підхід. це лише один з аспектів потенціалу технології перовскіту наступного покоління для подальшого зниження вартості сонячної енергії. Інший ракурс передбачає усунення необхідності використовувати дорогий золотий анод для підвищення продуктивності перовскітних сонячних елементів.

Дослідницька група в Китаї щойно опублікувала дослідження, яке показує, як буферний шар може запобігти корозії перовскіту за допомогою недорогого анода з вуглецевої пасти. Вони досягли коефіцієнта перетворення 20.8% для їх нового вуглецево-перовскітного сонячного елемента. Це не досягає високих показників, встановлених перовскітно-кремнієвими сонячними елементами, але пропонує шлях до зниження вартості досить ефективної та доступної сонячної технології.

В іншій розробці для скорочення витрат на сонячну енергетику, на початку цього року, NREL представила формулу самозбірки для скорочення кількості етапів нагрівання та нанесення покриття, необхідних для виготовлення перовскітних сонячних елементів. Сяопенг Чжен (Xiaopeng Zheng), науковий співробітник Центру хімії та нанонауки NREL, вважає, що цей процес може бути скорочений на третину.

Ті з вас, хто стежить за сагою про перовскіт, можливо, також цікавляться, що сталося з фірмою Oxford PV. Відокремлений підрозділ Оксфордського університету вперше потрапив у поле зору CleanTechnica близько 10 років тому з сонячним елементом на основі перовскіт-кремнієвого кремнію (повне покриття тут). Це був довгий шлях, але, схоже, вся ця важка робота ось-ось окупиться. Раніше в цьому році агентство Reuters повідомило, що тандемні сонячні елементи Oxford PV, як очікується, з’являться на ринку в цьому році, з ефективністю перетворення 27%.

Більше ніякої залізничної катастрофи Знайдіть мене на Spoutible: @TinaMCasey або LinkedIn @TinaMCasey або Mastodon @Casey або Post: @tinamcasey

Мені не подобаються платні стіни. Вам не подобаються платні стіни. Кому подобаються платні стіни? Тут, в CleanTechnica, ми впровадили обмежену платну стіну на деякий час, але це завжди відчувалося неправильно. і завжди було важко вирішити, що ми повинні розмістити там. Теоретично, ваш найексклюзивніший і найкращий контент має бути за платною стіною. Але тоді менше людей їх читають! Ми просто не любимо платні платформи, тому вирішили відмовитися від своєї. На жаль, медіа-бізнес все ще залишається жорстким, жорстоким бізнесом з крихітною маржею. Це нескінченний олімпійський виклик. залишатися на плаву або навіть, можливо. ахнути. зростати. Отже.

Якщо вам подобається те, що ми робимо, і ви хочете підтримати нас, будь ласка, скидайтеся щомісяця через PayPal або Patreon, щоб допомогти нашій команді робити те, що ми робимо! Дякуємо! Підпишіться на щоденні новини від CleanTechnica на електронну пошту. Або слідкуйте за нами в Google News!

Маєте пораду для CleanTechnica, хочете розмістити рекламу або запропонувати гостя для нашого подкасту CleanTech Talk? Зв’яжіться з нами тут.

Залишити відповідь