5 мин. чтения
12/15/2023 10:20:01 AM

Силиконовая гетеропереходная солнечная батарея, изготовленная с использованием масштабируемых методов осаждения

Article Preview Image (а) схема солнечного элемента с задним соединением с фронтом NC-Siox: H (n) в качестве электронного коллектора;(b) Сертифицированная кривая I-V устройства чемпиона SHJ с покрытым электродом Cu в стандартных условиях испытаний.Кредит: Nature Energy (2023).Doi: 10.1038/s41560-023-01388-4

Солнечные технологии помогают сократить выбросы углерода и должны продолжать вносить свой вклад в смягчение изменения климата.Одним из типов солнечной технологии, обнаруженной перспективной для будущих фотоэлектрических применений, являются солнечные элементы гетероперехождения кремния (SHJ).

Солнечные элементы SHJ обладают многочисленными выгодными свойствами, включая высокую эффективность преобразования мощности, бережливую и низкотемпературную обработку и низкотемпературные коэффициенты.Тем не менее, большинство высокоэффективных фотоэлектрон SHJ, разработанных до сих пор, полагаются на дорогие и не масштабируемые процессы изготовления, что в конечном итоге ограничивает их крупномасштабное развертывание.

Исследователи из Suzhou Maxwell Technologies Co. Ltd., Университет Суочоу, Университет Нового Южного Уэльса и Далянский технологический университет недавно разработали новые солнечные элементы SHJ с использованием более доступных и масштабируемых процессов изготовления.Было обнаружено, что их предлагаемые солнечные элементы, представленные в статье, опубликованной в Nature Energy, достигают эффективности власти до 26,4%.

«Коммерческий успех высокоэффективной технологии SHJ по-прежнему препятствует задачи в экономически эффективном переводе в производственную среду нескольких этапов процесса, особенно для высокого прозрачного отложения оконных слоев и недорогой металлизации», профессор Синбо Ян,Соавтор газеты, рассказал Tech Xplore.

«Для первой задачи были посвящены большим исследовательским усилиям для замены обычного легированного A-SI: H легированным гидрогенизированным нанокристаллическим кремнием (NC-SI: H) или его сплавами с кислородом (NC-SIOX: H) и углеродом (NC)-SIC: h) для уменьшения паразитического поглощения и резистентности серии ».

В предыдущих исследованиях было предложено использование очень высокочастотных (VHF) систем химического отложения паров (PECVD) для изготовления структур SHJ, а не стандартных радиочастотных систем.Этот подход может увеличить скорость осаждения и уменьшить ионную бомбардировку, поскольку VHF способствует диссоциации газа SIH4 и уменьшает интенсивность электрического поля.

Несмотря на многообещающие результаты, достигнутые до сих пор, использование систем VHF PECVD также поставляется с ограничениями.В частности, для предотвращения неоднородности межэлектродного напряжения и плохой однородности в депонированных пленках размер реакторной камеры этих систем должен составлять менее четверти длины волны, чем частота плазмы.

«Вторая проблема связана с высокой стоимостью процесса металлизации для солнечных элементов SHJ при использовании низкотемпературной серебряной пасты, в которой есть относительно низкая проводимость, относительно высокие потери затенения и контактное сопротивление»,-сказал профессор Ян.«Основными задачами этой работы было улучшение однородности высокого качества NC-Siox: H-Siox и заменить серебристые электроды NC-SIOX: H-Siox и заменить серебряные электроды с печеночной печатью высококачественными и недорогими электродами».

Чтобы изготовить свои солнечные элементы SHJ, исследователи применили мокрые химические процессы к коммерческим кремниевым (CZ)-вафель M6 (274,5 см2) N-типа.Эти процессы включали в себя удаление, текстурирование и очистку пилы.

Используя PECVD, профессор Ян и его коллеги отложили внутренний слой пассивации A-SI: H (5 нм) на обеих сторонах кремниевой пластины.Впоследствии они откладывали слои NC-SIOX: H (N) спереди, служа в качестве слоя переднего окна при частоте возбуждения 27 МГц, за которым следует заднее осаждение уровня 30 нм NC-SI: H (P).

«Все кремниевые слои были отложены с использованием системы PECVD крупного размера, разработанной и произведенной Suzhou Maxwell Technologies Co., Ltd.»,-сказал профессор Ян.«После этого недавно разработанный переходной металл, легированный оксидом индия (IMO, 80 нм), был распылен с обеих сторон. Для ячейки Чемпиона были применены электроды без семян, с использованием запатентованных процессов на солнате. По сравнению с обычными низкимиЭлектроды серебра с температурой серебряной печать, электроды с покрытием с набедренной копейкой имеют значительно снижение потери затенения, минимизированное приливное сопротивление и удельное сопротивление контакта ».

Профессор Ян и его коллеги оценили эффективность своих клеток SHJ в серии тестов и обнаружили, что они достигли замечательных результатов.Во -первых, они зафиксировали высокую эффективность 25,98% по частоте возбуждения PECVD 27 МГц.

«NC-SIOX с крупной районом: H (N)-толчка и дистрибутирование Device-PCE в рамках VHF1 превосходят распространение VHF2 (40 МГц) из-за минимизации эффекта стоячей волны, достигнутого путем снижения частоты плазмы»,-проф.Ян сказал.”Кроме того, устройства VHF1 демонстрируют более низкую скорость деградации темного, чем VHF2, приписываемый более плотной пленке, которую нелегко вторгаться кислородом и влажностью. Торг и коэффициент заполнения устройства также значительно улучшается до 40,80 мА/см2 и 86,28%.соответственно заменой экрана Ag на свободные от семян, медные электроды, приводящие к мировому рекордному PCE 26,41% для полноразмерных солнечных элементов C-Si с покрытыми медными электродами ».

В будущем солнечные элементы SHJ, разработанные профессором Янгом и его коллегами, могут быть изготовлены в больших масштабах и развернуты в реальных условиях.Поскольку методы осаждения, используемые для изготовления этих клеток, масштабируемы и совместимы с существующими промышленными процессами, они также могут также использоваться другими исследовательскими группами для разработки клеток SHJ и других фотоэлектрических технологий.

«Дальнейшие систематические исследования необходимы для определения влияния частоты возбуждения PECVD на микроструктуру пленок NC-SIOX: H (n) и устойчивости окончательного устройства»,-добавил профессор Ян.«Система покрытия меди для массового производства также необходима для дальнейшей оптимизации, снижая соучастие и урожайность процесса».

Больше информации: Cao Yu et al., Осаждение промышленного масштаба нанокристаллического оксида кремния для 26,4%-эффектных солнечных элементов кремния кремния с медными электродами, Nature Energy (2023).Doi: 10.1038/s41560-023-01388-4

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

Крупные инструменты планирования сетки стимулируют распределенную энергию Индии

2/29/2024 · 5 мин. чтения

Крупные инструменты планирования сетки стимулируют распределенную энергию Индии

Алгоритмы ИИ для защиты энергетической сети от колебаний электромобилей

2/29/2024 · 5 мин. чтения

Алгоритмы ИИ для защиты энергетической сети от колебаний электромобилей