Hangzhou Dianzin yliopiston tutkijat keksivät 20 μm ohuen 21.1 % tehokkaan yksikiteisen aurinkokennon käyttämällä innovatiivista menetelmää nimeltä kerrossiirto (LT). He saavuttivat uskomattomia parannuksia oikosulkuvirrassa, avoimen piirin jännitteessä, täyttökertoimessa ja kennon kokonaistehokkuudessa 16.5 prosentista poikkeukselliseen 21.1 prosenttiin ottamalla käyttöön passivointikerroksia ja käyttämällä erillisiä kosketinkonfiguraatioita. Tämä parantaisi entisestään aurinkokennojen suorituskykyä, mahdollistaisi piin aurinkoenergian kustannustehokkaan käytön ja mullistaisi paneelien valmistuksen.
Kiinalaisen Hangzhou Dianzi -yliopiston tutkijat ovat onnistuneesti kehittäneet ohutkalvoisen p-tyypin monokiteisen aurinkokennon, jonka tehonmuunnoshyötysuhde kilpailee teollisten paksujen vastineidensa kanssa.
Leonidas Palilis sanoi: ”Kaiken kaikkiaan tämän tutkimuksen tulokset esittelevät uuden tavan toteuttaa tehokkaita ohuita kiteisiä piiaurinkokennoja käyttämällä paljon vähemmän piitä – 20 μm:n kennoa kohden, noin kahdeksasosa siitä määrästä, jota tarvitaan paksun 160 μm:n kennon valmistamiseksi tietyllä paneelikoolla.”
Julkaistussa tutkimusartikkelissaan tutkijat selittivät käyttäneensä kerrossiirtomenetelmää (LT) piiharkkojen leikkaamisen sijaan aurinkokennon kiekon valmistuksessa. LT mahdollistaa puolijohdemateriaalikerroksen siirtämisen alustalta toiselle.
Tämä menetelmä sisältää:
- Alkuperäisen sähkökemialliset fluorivetyhapon (HF) käyttö syövyttämään huokoset paksuksi piikiekolle, jolloin syntyy huokoinen piisubstraatti.
- Tätä substraattia käytetään sitten a.:n epitaksiaaliseen kasvuun yksikiteinen pii kerros.
- Lopuksi epitaksiaalinen ohut piikerros irrotetaan huokoisesta piisubstraatista.
Tällä menetelmällä tutkijat onnistuivat valmistamaan ohuen, 20 μm paksun, monokiteisen p-tyypin piikiekon . Kennon suorituskyvyn parantamiseksi he levittivät kennon etuosaan useita passivointikerroksia, jotka koostuivat alumiinioksidista (Al2O3), piinitridistä (SiO2) ja piimonoksidista (SiOx) käyttäen plasma-avusteista kemiallista höyrypinnoitusta (PECVD).
Koskettimilla on kaksi erillistä konfiguraatiota, ja niiden sanotaan parantavan valon absorptiota sekä lyhyemmillä että pidemmillä aallonpituuksilla. Tästä johtuen tämä johtaa merkittävään parannukseen kennon oikosulkuvirrassa ja avoimen piirin jännitteessä. Kokoonpanot ovat seuraavat:
- SiO2/SiNx/SiOx
- Al2O3/SiNx/SiOx
”Verrattuna vertailukohdenaan käytettyyn standardikokoiseen aurinkokennoon virrantiheys kasvoi 34.3 mA/cm²:stä 38.2 mA/cm²:iin”, tutkija sanoi ja lisäsi, että passivointikerrokset vaikuttivat myös kennon avoimen piirin jännitteen nostamiseen 632 mV: sta 684 mV:iin.
Näin ollen laitteen täyttökerroin ja solujen tehokkuus kasvoivat merkittävästi:
- Nousu 76.2 prosentista vaikuttavaksi 80.8%.
- Noussut vaatimattomasta 16.5 prosentista erinomaiseen 21.1%.
Leonidas Palilis selitti: ”Tämä edistysaskel todennäköisesti edistää piipohjaisen aurinkoenergiateknologian laajempaa ja kustannustehokkaampaa käyttöönottoa alennettujen kustannusten ja aurinkopaneelien valmistuskapasiteetin samanaikaisen laajenemisen ansiosta.”
Lähde: Tutkimus ohuiden kiteisten piipohjaisten aurinkokennojen merkittävästä hyötysuhteen parantamisesta
