CIGS-zonnecel met IBC-structuur en tot 19. 7 efficiëntie

- Jun 15, 2020-

Bron: pv-magazine


TU Delft


Wetenschappers bijTechnische Universiteit Delftin Nederland een interdigitated back contact (IBC) ontwikkeld,koper-indium-gallium-selenide (CIGS) zonnecelmet een submicron dikte van 673 nm.

De Delftse onderzoekers zeiden dat conventionele, front / back-contact (FBC) zonnecellen optische verliezen lijden door parasitaire absorptie door hun toplagen, wat een 10% verlies aan fotostroomdichtheid kan veroorzaken. Bovendien zeiden de wetenschappers: "In het geval van flexibele CIGS-zonnecellen veroorzaakt het metalen rooster een extra optische schaduw, waardoor de optische prestaties nog meer worden verminderd."

De door het Delftse team ontworpen IBC-cel werd vergeleken met een 11. 9% - efficiënt FBC-apparaat geleverd door Nederlands instituutSolliance Solar Research, waarbij het Delftse team zich vooral richt op absorberprestaties.

De Delftse cel had een dubbellaagse antireflectiecoating op basis van aluminiumoxide (Al2O3) en magnesiumfluoride (MgF2). “De optimale dikte van Al2O3en MgF2voor dit werk zijn respectievelijk 80 en 85 nm ', aldus de Delftse groep. 'De Al2O3laag aan de voorzijde van de absorber dient ook als [a] chemische en elektrische passiveringslaag. ”

Reflector

De onderzoekers plaatsten een reflector op de achterkant van hun apparaat om de kans op secundaire absorptie van fotonen te vergroten.

Een gallium-gedoteerd zinkoxide (GZO) werd gebruikt als een n-gedoteerd transparant geleidend oxide op de IBC-cel. Die verbinding zou een hoge doteringsconcentratie, een lage absorptiecoëfficiënt, een hoge thermische stabiliteit en een lage absorptie van vrije dragers hebben.

Met simulaties tussen de twee zonnecellen uitgevoerd door verschillende geometrische parameters en absorptiemateriaalkenmerken, toonde het Delftse apparaat een 17% efficiëntie. "Aangezien de kwaliteit van onze gesimuleerde absorber vanuit het oogpunt van defectdichtheid lager is dan het ultramoderne CIGS-absorptiemateriaal, hebben we het effect van defectdichtheid op de celprestaties bestudeerd", aldus de onderzoekers. vermeld. 'We hebben vastgesteld dat door de dichtheid van bulkdefecten te verlagen van 5 × 1013cm−3aan 1 × 1013cm−3, kan de efficiëntie worden verbeterd tot 19. 7%. "

De onderzoekers zeiden dat de aanwezigheid van negatieve vaste lasten in de Al2O3laag verzekerde elektrische passivering en lage recombinatie bij kleine spleetbreedte waarden. "We hebben laten zien hoe een IBC-structuur met optimale bandgap-sortering en hoge absorptiekwaliteit ons kan helpen een hoge efficiëntie te bereiken met submicron CIGS-lagen", aldus de Delftse groep.

Commercialisering

Hoewel het accepteren van de kostbare patroonstappen die nodig zijn om het apparaat te repliceren een hindernis zou kunnen vormen voor de commercialisering van hun technologie, zei het Delftse team dat hun ontwerp bijzonder geschikt zou kunnen zijn voor drie- en vier-terminal tandem zonne-apparaten.

De Delftse zonnecel wordt beschreven inInterdigitated back-contacted structure: Een andere benadering van uiterst efficiënte ultradunne koperindium gallium (di) selenide zonnecellen, gepubliceerd inProgess in Photovoltaics.

Wetenschappers van het Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) kondigden in april aan dat ze hadden bereikt24.16%efficiëntie met eentandemcel die CIGS- en perovskiettechnologie combineert. Die mijlpaal was bereikttandem apparaatefficiëntie voorbij de23. 35% record voor een zelfstandige 1 cm² CIGS-celdie in januari vorig jaar door Solar Frontier werd vastgesteld.