Termisk co-evaporation mikro-chalcogenid solpanel teknologi

Singapore-forskere har gennemgået alle de termiske fordampningsteknikker, der bruges til at producere chalcogenid-solceller og -moduler, og fundet ud af, at den nye metode opnår højere udbytte og produkteffektivitet på trods af dens begrænsninger.

Forskere fra Energy Research Institute ved Nanyang Technological University i Singapore har undersøgt, hvordan man bruger termisk fordampning (TE), en veletableret teknologi, der almindeligvis anvendes i mikroelektronik- og solcelleindustrien til at producere organiske lysdioder (OLED'er), metalkontakter og belægninger på en række forskellige materialer til fremstilling af mikrocalcit solcellemoduler.

"Vi analyserede brugen af ​​adskillige fordampningsbaserede teknikker til at fremstille chalcogenid-tynde film," fortalte forsker Annalisa Bruno til Photovoltaics, "disse spændte fra relativt simpel enkeltkildeaflejring og multikilde-samfordampning til mere kompleks flertrinsfordampning og en blanding af anvendelse af termisk fordampning med gasreaktioner og opløsningsbehandling."

Hun siger, at den kombinerede tilgang kan udnytte styrkerne ved begge metoder, men også har nogle begrænsninger, såsom større kompleksitet og nødvendigheden af ​​at bruge opløsningsmidler.

Bruno sagde: "Vi mener, at termisk fordampning er den ideelle metode til hurtig afsætning af chalcogenidlag, fordi den er let skalerbar, ikke indeholder skadelige opløsningsmidler og er blevet godt integreret i eksisterende fotonik- og mikroelektronikproduktionslinjer."

Et af hovedproblemerne med co-evaporation er behovet for i vid udstrækning at optimere parametrene for deponering af chalcogenider med kompleks støkiometri, især når mere end to eller tre prækursorer fordampes samtidigt, sagde forskerne. De bemærkede også, at lange deponeringstider kan udgøre en barriere for kommerciel produktion - et problem, som de fleste undersøgelser har en tendens til at ignorere.

De foreslog derefter en række teknikker til fremstilling af chalcogenid-solceller og minisamlinger, som omfatter et-trins termisk fordampning, flertrins termisk fordampning og multi-trins hybrid afsætning.

Holdet sagde, "Det er ønskeligt at producere ikke kun fordampede chalcogenid-film, men også fuldt fordampede moduler ved hjælp af den samme produktionslinje."

Fordelene ved teknikken omfatter en høj grad af proceskontrol, præcis kontrol af filmtykkelse, let ved sekventiel at fastgøre flere lag film og forarbejdelighed med lave substrattemperaturer. Forskerne hævder, at metoderne også giver mulighed for bedre oprensning af prækursorer under filmdannelse, fremragende rumlig homogenitet i enhedsbatcher, god repeterbarhed og høje udbytter under flere fremstillingsrunder.

De siger: "Hele processen kan styres automatisk og er i sig selv attraktiv med hensyn til storskala produktion i store mængder." De beskriver disse produktionsteknikker i deres nylige publikation 'Thermal evaporation and hybrid deposition of calcium titanite solar cells and micro-assemblies' i Joule.

Bruno siger: "Vi mener, at fremtidig forskning på dette område bør fokusere på nye optimale enhedsmellemlag for at forbedre kvaliteten og gennemsigtigheden af ​​det aktive materiale, passivere defekter gennem vakuumteknologi og forbedre driftsstabiliteten for at maksimere det fulde potentiale af termisk fordampet calciumtitanitsolenergi. enheder."