Микроструктуры в форме сот улучшают характеристики тонкопленочных кремниевых солнечных элементов
Аккумулятор FIAMM 12 FLB 400 P
Исследователи из Делфтского технического университета разработали новое гексагональное микротекстурированое стекло, которое увеличивает рассеивание света до 50 %, улучшая оптические характеристики тонкопленочных кремниевых солнечных элементов. Эта технология перспективна для создания многослойных, гибких и маломощных солнечных батарей.
Исследователи из Делфтского технического университета изучили применение и свойства нового процесса текстурирования гексагонального стекла в конфигурации с подложкой для тонкопленочных кремниевых солнечных элементов.
«Наше исследование показало, что при использовании сотовой текстуры на стекле световая эффективность может достигать 50 % даже на длинах волн ближнего инфракрасного диапазона. Такие высокоэффективные стеклянные структуры могут быть полезны для тонкопленочных многослойных солнечных элементов», — рассказал Говинд Падмакумар, автор исследования.
Говоря о коммерческих модулях со стеклянной подложкой и структурой p-i-n, Падмакумар отметил, что новая текстура позволяет создавать каналы для дифракции света в режиме пропускания, что повышает оптические характеристики солнечного элемента.
Исследователи также подчеркнули, что при использовании технологии гидрированного нанокристаллического кремния (nc-Si:H) она может способствовать конформному росту кристаллов кремния на стекле без образования трещин, а более глубокие кратеры усиливают широко угловое рассеяние света.
Команда продемонстрировала, что использование гексагонального текстурированного стекла позволило получить ячейку с эффективностью фотоэлектрического преобразования 9,3 % и силой тока короткого замыкания 28,6 мА/см2. «Это один из самых высоких показателей силы тока, зафиксированных для однопереходных солнечных элементов из nc-Si:H в конфигурации с верхней подложкой без антибликового покрытия», — сказал Падмакумар.
При использовании в тандемном солнечном элементе на основе аморфного кремния и нанокристаллического кремния его эффективность составила 12,3%.
Исследователи предполагают, что эту технологию можно будет использовать в солнечных батареях для бытовой электроники, датчиках на солнечных батареях и автономных устройствах с низким энергопотреблением. «Благодаря новизне применения и результатам представленного научного исследования оно окажет положительное влияние на изучение эффективности солнечных батарей, в том числе солнечных батарей с несколькими переходами, в будущем», — сказал Падмакумар.
В настоящее время группа ученых совместно с голландским производителем гибких модулей Lift PV (ранее HyET Solar Netherlands) работает над расширением использования гексагональных текстур на альтернативных подложках и многопереходных технологий для повышения эффективности металлической фольги, используемой в гибких кремниевых и перовскитных тандемных устройствах.
Исследование, посвященное тестированию и применению микроструктур в форме сот в стекольной промышленности, подробно описано в статье «Шестиугольное микротекстурированое стекло для достижения высоких оптических характеристик в тонкопленочных кремниевых солнечных элементах», опубликованной в журнале Solar Energy
В более ранней статье «Создание гексагональной микротекстуры на стекле», опубликованной в журнале ACS Applied Optical Materials, та же группа из Делфтского технического университета, специализирующаяся на фотоэлектрических материалах и устройствах (PVMD), описала процессы фотолитографии и травления, включая их оптимизацию, которые были использованы при создании гексагональной текстуры на стекле.