Η ερευνητική ομάδα μελέτησε το οξείδιο του ψευδαργύρου εμπλουτισμένο με γάλλιο (GZO) ως μια εναλλακτική λύση διαφανούς αγώγιμου οξειδίου (TCO) χωρίς ίνδιο.
Κινέζοι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη μέθοδο της εναπόθεσης πλάσματος αντιδραστηρίου σε θερμοκρασία δωματίου (RPD) για την παραγωγή διαφανών ηλεκτροδίων απαλλαγμένων από ίνδιο, προορισμένων για ηλιακά στοιχεία ετεροεπαφής πυριτίου (HJT).
Η βελτιστοποίηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο κατά τη διαδικασία εναπόθεσης επέτρεψε την επίτευξη μετατροπής ισχύος ύψους 24,92%, με τη χρήση επαφών χαλκού επικαλυμμένων με άργυρο.
Η πρόκληση του ινδίου και η νέα προσέγγιση
Η ερευνητική ομάδα μελέτησε το οξείδιο του ψευδαργύρου εμπλουτισμένο με γάλλιο (GZO) ως μια εναλλακτική λύση διαφανούς αγώγιμου οξειδίου (TCO) χωρίς ίνδιο.
Στόχος της μελέτης είναι η μείωση του κόστους κατασκευής και η άρση της εξάρτησης από το σπάνιο και δαπανηρό ίνδιο, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στα συμβατικά διαφανή ηλεκτρόδια των φωτοβολταϊκών στοιχείων HJT.
«Το υψηλό κόστος του ινδίου οδήγησε στην ανάπτυξη εναλλακτικών λύσεων χωρίς ίνδιο για τα ηλιακά στοιχεία HJT», εξήγησε η ερευνητική ομάδα.
Στο πλαίσιο της μελέτης, οι δομικές, μορφολογικές, ηλεκτρικές, οπτικές και χημικές ιδιότητες των λεπτών υμενίων GZO αναλύθηκαν με τη συνδυασμένη χρήση φασματοσκοπίας οπτικής εκπομπής in situ (OES) και εξωτερικών χαρακτηρισμών ex situ.
Διαδικασία κατασκευής και παράμετροι
Για την κατασκευή των στοιχείων HJT χρησιμοποιήθηκαν πλακίδια κρυσταλλικού πυριτίου τύπου n, διαστάσεων 210 × 105 mm και πάχους περίπου 130 μm.
Αφού υπέστησαν χημικό καθαρισμό και διαμόρφωση υφής, εναποτέθηκαν και στις δύο πλευρές τους στρώματα παθητικοποίησης αυτόχθοντος αμόρφου πυριτίου, καθώς και στρώματα μικροκρυσταλλικού οξειδίου του πυριτίου με ντοπάρισμα, μέσω της τεχνικής χημικής εναπόθεσης ατμού ενισχυμένης με πλάσμα (PECVD).
Στη συνέχεια εναποτέθηκαν τα διαφανή ηλεκτρόδια GZO σε θερμοκρασία δωματίου με τη μέθοδο RPD, με πάχος 80 nm στην πρόσθια όψη και 100 nm στην οπίσθια.
Η ομάδα μεταέβαλε το ποσοστό οξυγόνου στο μίγμα αερίων εναπόθεσης οξυγόνου-αργού από 5% έως 25%, διατηρώντας σταθερή τη συνολική ροή αερίου, ενώ ενώ οι επαφές τυπώθηκαν με τη μέθοδο της μεταξοτυπίας με πάστα χαλκού επικαλυμμένης με άργυρο (30 wt% Ag-coated Cu).
Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών
Οι μετρήσεις έδειξαν ότι το υμένιο που εναποτέθηκε με περιεκτικότητα οξυγόνου 10% εμφάνισε τις βέλτιστες ηλεκτρικές ιδιότητες, με ελάχιστη ειδική αντίσταση μόλις 0,00049 Ωμ ανά εκατοστό και μέση οπτική διαπερατότητα...» (ή 490 microhm ανά εκατοστό (μΩ·cm)).
και μέση οπτική διαπερατότητα 83,45% στο φασματικό εύρος 400-1100 nm.
Το φιλμ GZO με 10% οξυγόνο εμφάνισε την τυπική εξαγωνική δομή βουρτζίτη με σαφή προτιμώμενο προσανατολισμό.
Όταν τα βελτιστοποιημένα αυτά υμένια εφαρμόστηκαν ως ηλεκτρόδια στα ηλιακά στοιχεία HJT, επιτεύχθηκε απόδοση μετατροπής 24,92%.
Σε σύγκριση με τα αντίστοιχα στοιχεία HJT που φέρουν συμβατικά ηλεκτρόδια οξειδίου ινδίου (ICO) και στις δύο πλευρές, η απόδοση ήταν μόλις κατά 0,68% χαμηλότερη.
Η σχετική μελέτη υπό τον τίτλο «24.92% efficient crystalline silicon heterojunction solar cells with Ga-doped ZnO transparent conductive oxide films by RPD» δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Solar Energy Materials and Solar Cells.
Στην έρευνα συμμετείχαν επιστήμονες από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, το Πανεπιστήμιο της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, καθώς και τις εταιρείες Dinto Solar και Anhui Huasun Energy.
www.worldenergynews.gr
Η βελτιστοποίηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο κατά τη διαδικασία εναπόθεσης επέτρεψε την επίτευξη μετατροπής ισχύος ύψους 24,92%, με τη χρήση επαφών χαλκού επικαλυμμένων με άργυρο.
Η πρόκληση του ινδίου και η νέα προσέγγιση
Η ερευνητική ομάδα μελέτησε το οξείδιο του ψευδαργύρου εμπλουτισμένο με γάλλιο (GZO) ως μια εναλλακτική λύση διαφανούς αγώγιμου οξειδίου (TCO) χωρίς ίνδιο.
Στόχος της μελέτης είναι η μείωση του κόστους κατασκευής και η άρση της εξάρτησης από το σπάνιο και δαπανηρό ίνδιο, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στα συμβατικά διαφανή ηλεκτρόδια των φωτοβολταϊκών στοιχείων HJT.
«Το υψηλό κόστος του ινδίου οδήγησε στην ανάπτυξη εναλλακτικών λύσεων χωρίς ίνδιο για τα ηλιακά στοιχεία HJT», εξήγησε η ερευνητική ομάδα.
Στο πλαίσιο της μελέτης, οι δομικές, μορφολογικές, ηλεκτρικές, οπτικές και χημικές ιδιότητες των λεπτών υμενίων GZO αναλύθηκαν με τη συνδυασμένη χρήση φασματοσκοπίας οπτικής εκπομπής in situ (OES) και εξωτερικών χαρακτηρισμών ex situ.
Διαδικασία κατασκευής και παράμετροι
Για την κατασκευή των στοιχείων HJT χρησιμοποιήθηκαν πλακίδια κρυσταλλικού πυριτίου τύπου n, διαστάσεων 210 × 105 mm και πάχους περίπου 130 μm.
Αφού υπέστησαν χημικό καθαρισμό και διαμόρφωση υφής, εναποτέθηκαν και στις δύο πλευρές τους στρώματα παθητικοποίησης αυτόχθοντος αμόρφου πυριτίου, καθώς και στρώματα μικροκρυσταλλικού οξειδίου του πυριτίου με ντοπάρισμα, μέσω της τεχνικής χημικής εναπόθεσης ατμού ενισχυμένης με πλάσμα (PECVD).
Στη συνέχεια εναποτέθηκαν τα διαφανή ηλεκτρόδια GZO σε θερμοκρασία δωματίου με τη μέθοδο RPD, με πάχος 80 nm στην πρόσθια όψη και 100 nm στην οπίσθια.
Η ομάδα μεταέβαλε το ποσοστό οξυγόνου στο μίγμα αερίων εναπόθεσης οξυγόνου-αργού από 5% έως 25%, διατηρώντας σταθερή τη συνολική ροή αερίου, ενώ ενώ οι επαφές τυπώθηκαν με τη μέθοδο της μεταξοτυπίας με πάστα χαλκού επικαλυμμένης με άργυρο (30 wt% Ag-coated Cu).
Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών
Οι μετρήσεις έδειξαν ότι το υμένιο που εναποτέθηκε με περιεκτικότητα οξυγόνου 10% εμφάνισε τις βέλτιστες ηλεκτρικές ιδιότητες, με ελάχιστη ειδική αντίσταση μόλις 0,00049 Ωμ ανά εκατοστό και μέση οπτική διαπερατότητα...» (ή 490 microhm ανά εκατοστό (μΩ·cm)).
και μέση οπτική διαπερατότητα 83,45% στο φασματικό εύρος 400-1100 nm.
Το φιλμ GZO με 10% οξυγόνο εμφάνισε την τυπική εξαγωνική δομή βουρτζίτη με σαφή προτιμώμενο προσανατολισμό.
Όταν τα βελτιστοποιημένα αυτά υμένια εφαρμόστηκαν ως ηλεκτρόδια στα ηλιακά στοιχεία HJT, επιτεύχθηκε απόδοση μετατροπής 24,92%.
Σε σύγκριση με τα αντίστοιχα στοιχεία HJT που φέρουν συμβατικά ηλεκτρόδια οξειδίου ινδίου (ICO) και στις δύο πλευρές, η απόδοση ήταν μόλις κατά 0,68% χαμηλότερη.
Η σχετική μελέτη υπό τον τίτλο «24.92% efficient crystalline silicon heterojunction solar cells with Ga-doped ZnO transparent conductive oxide films by RPD» δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Solar Energy Materials and Solar Cells.
Στην έρευνα συμμετείχαν επιστήμονες από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, το Πανεπιστήμιο της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, καθώς και τις εταιρείες Dinto Solar και Anhui Huasun Energy.
www.worldenergynews.gr
