Korejští vědci sestrojili destičkový solární článek s radiálním spojením v plátkovém měřítku se zkosenými mikrodráty a povrchovou pasivační vrstvou vyrobenou z oxidu hlinitého. Zařízení vykazovalo nejvyšší účinnost přeměny energie mezi dříve uváděnými mikrodrátovými solárními články.
Destičkový solární článek
Vědci z Kangwon National University v Jižní Koreji navrhli destičkový solární článek s radiálním spojením založený na zúženém mikrodrátu (TMW). Zvětšili jeho velikost z laboratorního měřítka na plátkové měřítko, aby prokázali proveditelnost konvenčního výrobního procesu.
„Myslíme si, že naše mikrodrátové destičkové solární články mají velký potenciál konkurovat komerčním článkům,“ řekl autor výzkumného projektu Handom Um. „Výrobní technologie, které jsme použili, byly konvenční polovodičové procesy. Patří mezi ně fotolitografie, reaktivní iontové leptání, dopingový proces a nanášení atomové vrstvy.“
Krystalické křemíkové solární články TMW se považují za potenciální alternativu ke konvenčním solárním článkům. Je to z toho důvodu, že tato zařízení vyžadují tenčí křemíkové destičky namísto standardních 160 µm tlustých destiček. „To by mohlo snížit výrobní kapitálové výdaje o 48 % a náklady na moduly o 28 %,“ tvrdí korejská skupina.
Výroba a účinnost
Vědci použili reaktivní iontové leptání (DRIE) k vytvoření pole TMW z černého krystalického křemíku na 6 palců tlustém plátku. Toto pole má nízký odraz dopadajícího světla a minimalizuje nesoulad impedance. „Pole TMW výrazně zvýšilo absorpci světla v celé oblasti vlnových délek od 300 do 1 100 nm,“ vysvětlili. Dále dodali, že p–n přechod vytvořili radiálně, aby oddělil absorbované fotony. „Povrchová pasivační vrstva byla také nezbytná pro minimalizaci povrchové rekombinace menšinových nosičů v poli TMW, protože mají velkou plochu.“ Použili povrchovou pasivační vrstvu z oxidu hlinitého (Al2O3) o tloušťce 10 nm.
Solární článek postavený v této konfiguraci dosáhl účinnosti přeměny energie 18,7 %. Napětí naprázdno měl 598 mV, zkratový proud 39,8 mA cm-2 a faktor plnění 78,4. Stejný článek postavený bez vrstvy Al2O3 dosáhl účinnosti 16,1 %. Napětí naprázdno naměřil 568 mV, zkratového proudu 37,3 mA cm−2 a faktoru plnění 75,8.
Náš solární článek c-Si TMW s účinnou pasivací Al 2 O3 a radiálním spojením účinně odděloval a shromažďoval vytvořené vícenásobné nosiče,“ zdůraznili. „V důsledku toho jsme pozorovali více než 100% vnitřní kvantovou účinnost (IQE) v našem solárním článku c-Si TMW v oblasti UV.“
Výzkumný tým postavil článek na 4 palců širokém waferovém měřítku aplikací mikromřížkové elektrody s rovnoměrným čtvercovým vzorem o šířce 3–4 µm a roztečí 400 µm. Tento článek dosáhl účinnosti přeměny energie 21,1 % díky výrazně zlepšenému napětí naprázdno a faktoru plnění, které dosáhly 608 mV a 80,3. Akademici uvedli, že toto vylepšení lze vysvětlit trendem výkonu PV podle poměru ploch okrajové elektrody.
Publikace
Zařízení popsali v dokumentu „Wafer-Scale Radial Junction Solar Cells with 21,1% Efficiency Using c-Si Microwires“, který nedávno publikovali v Advanced Functional Materials. „Podle našich nejlepších znalostí naše práce prokázala nejvyšší účinnost přeměny energie mezi dříve uváděnými solárními články s radiálním spojením na bázi MW,“ uzavřeli. „Kromě toho existuje více prostoru pro zlepšení účinnosti solárních článků c-Si TMW.“
Zdroje: pv-magazine, Towpoint
