Наноструктуры повысят эффективность ультратонких фотоэлементов CIGS

nanostrukturenУльтратонкие фотоэлементы CIGS позволяют сэкономить материалы и энергию в процессе производства. Но их эффективность при этом падает.

Исследовательская группа из Центра Исследовательская группа Nanooptix профессора Мартина Шмида из научно-исследовательского Центра Гельмгольца в Берлине показала, как можно предотвратить потери при поглащении света в ультратонких слоях фотоэлементов CIGS. Вместе с командой профессора Альберта Польмана из Института атомной и молекулярной физики (AMOLF, Нидерланды) они разработали наноструктурированные контакты на обратной стороне фотоэлементов, которые улавливают свет: эта наноструктура состоит из частиц оксида кремния на подложке из ITO (оксид индия−олова ). Лучшие ультратонкие фотоэлементы смогли почти приблизиться к производительности обычных тонкопленочных фотоэлементов CIGS, указывают исследователи. вместе с командой из Нидерландов показала, как предотвратить это падение эффективности нанесением наноструктур на обратной стороне фотоэлементов.

Ученым удалось добиться нового рекорда плотности тока короткого замыкания для ультратонких фотоэлементов CIGS.

Эти фотоэлемент состоят из меди, индия, галлия и селена, которые располагаются в кристаллической решетке халькопиритного типа. Тонкопленочные фотоэлементы CIGS могут достигать КПД до 22,6% в лабораторных условиях и обладают некоторыми преимуществами по сравнению с продуктами из кремния. Помимо всего прочего, для их изготовления требуется меньше энергии, и у них более низкие потери при затенении.

Для массового производства фотоэлементов типа CIGS потребовалось бы большого количества редкого элемента индия. Поэтому стоит задача сделать пленку CIGS еще намного тоньше. В то время как типичный тонкопленочный фотоэлемент CIGS имеет толщину 2-3 мкм, то сверхтонкий слой будет менее 0,5 мкм. Кроме того, ультратонкие фотоэлементы поглощают значительно меньше света, что значительно снижает их эффективность.

Исследовательская группа Nanooptix профессора Мартина Шмида из научно-исследовательского Центра Гельмгольца в Берлине показала, как можно предотвратить потери при поглощении света в ультратонких слоях фотоэлементов CIGS. Вместе с командой профессора Альберта Польмана из Института атомной и молекулярной физики (AMOLF, Нидерланды) они разработали наноструктурированные контакты на обратной стороне фотоэлементов, которые улавливают свет: эта наноструктура состоит из частиц оксида кремния на подложке из ITO (оксид индия−олова). Лучшие ультратонкие фотоэлементы смогли почти приблизиться к производительности обычных тонкопленочных фотоэлементов CIGS, указывают исследователи.

В сочетании с отражающим слоем лучший ультратонкий фотоэлемент CIGS достиг плотности тока короткого замыкания 34,0 мА / см2. Это до сих пор самое высокое значение, полученное при измерениях ультратонких фотоэлементов CIGS, и соответствует 93 процентам от рекордной плотности тока короткого замыкания фотоэлемента CIGS обычной толщины.

Кроме того, наноструктуры улучшили и электрические свойства фотоэлемента, повысив его эффективность по сравнению с фотоэлементами без наноструктурированных контактов с обратной стороны в полтора раза. «Тем самым мы показали, что наноструктуры в ультратонких фотоэлементах CIGS могут как усиливать поглощение солнечных лучей, так и оказывать положительное влияние на некоторые электрические аспекты,» говорит Гуанчао Инь, автор публикации.

Работа опубликована в журнале Advanced Optical Materials (5, 2017 г.).

Источник: http://www.solarserver.de/solar-magazin/nachrichten/aktuelles/2017/kw12/photovoltaik-forschung-nanostrukturen-steigern-den-wirkungsgrad-ultraduenner-cigs-solarzellen.html

Контакты

ул.Космонавтов 81/6, г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
nfo@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik