Доступная и масштабируемая стратегия для изготовления эффективных солнечных элементов кремния

Иллюстрация, обобщающая предложенный командой дизайн солнечного элемента SHJ.Кредит: Yu et al.

Силиконовая гетеропереход (SHJ), солнечные элементы, основанные на гетеропереходе между полупроводниками с различными пробелами полосы, являются одними из наиболее перспективных фотоэлектрических технологий.До настоящего времени эти клетки демонстрировали замечательную эффективность преобразования энергии и хорошую оперативную стабильность.

Несмотря на их большой потенциал и заметные преимущества, солнечные элементы SHJ обычно основаны на редких и дорогих материалах, что ограничивает их широкое развертывание.Кроме того, их изготовление часто несовместимо с существующими производственными процессами, что еще больше усложняет их крупномасштабное производство.

Команда исследователей из Suzhou Maxwell Technologies Co., Университета Нанкай и других институтов в Китае недавно представила новую стратегию дизайна и изготовления, которая могла бы снизить затраты на солнечную технологию SHJ, без резкого снижения их эффективности.В статье, опубликованной в Nature Energy, команда представила очень многообещающие результаты, достигнутые солнечными элементами, которые были получены с использованием предлагаемой стратегии.

«Ограниченная запас редкого индия и высокая стоимость серебряной пасты являются одними из самых важных проблем, с которыми столкнется солнечные элементы SHJ», - написали в своей статье Cao Yu, Qiaojiao Zou и их коллеги.«Чтобы преодолеть препятствия прозрачных электродов на основе индийма для эффективных солнечных ячеек SHJ, мы успешно подготовили дешевые и продуцируемые массовыми материалами из оксида оксида олова (SNOX) путем пропасти при комнатной температуре».

Ю, Чжоу и его коллеги были способны изготавливать новые прозрачные электроды (то есть важные компоненты солнечных элементов SHJ) на основе невыполненного SNOX, используя высоко масштабируемую метод осаждения, который совместим с существующими производственными процессами.В начальных тестах было обнаружено, что эти материалы демонстрируют очень выгодные свойства, что переводилось в отличные результаты солнечных элементов команды.

«Используя преимущества своего естественного дефекта вакансий в кислороде, подвижность носителей и удельное сопротивление приготовленных материалов достигли 22 см2 В -1 с -1 и 2,38 × 10–3 Ом соответственно», - написали Ю и их коллеги.

“Солнечный элемент SHJ с невыполненным прозрачным электродом Snox продемонстрировал эффективность 24,91%. Кроме того, пленки SNOX обладают превосходной химической стабильностью и могут выдерживать коррозию с помощью кислоты и щелочных растворов во время заемных процессов.Двухсторонние прозрачные электроды на основе индия были подготовлены, и была достигнута сертифицированная эффективность 25,94% (общая площадь 274,4 см2) ».

Недавняя работа этой команды исследователей подчеркивает обещание использования Undoped Snox, в качестве альтернативы индийскому и серебрам для создания прозрачных электродов для солнечных элементов SHJ.Их предложенная стратегия проектирования, по -видимому, сохраняет эффективность солнечных элементов, в то же время значительно снижает затраты и усилия, необходимые для их изготовления.

Недавние результаты исследователей могут вскоре вдохновить другие исследования, изучая потенциал прозрачных электродов, которые они создали, или электродов на основе других подобных материалов.В совокупности эти усилия могут облегчить масштабное производство и коммерциализацию SHJ Photovoltaics, которые до сих пор оставались перспективными, но их трудно в высоком уровне.

Больше информации: Cao Yu et al., Силиконовые солнечные батареи с прозрачным электродом оксида невыполненного оксида, Energy Nature (2023).Doi: 10.1038/s41560-023-01331-7.

© 2023 LRN4