Технологія мікрохалькогенідних сонячних панелей термічного спільного випаровування

Сінгапурські вчені переглянули всі методи термічного випаровування, які використовуються для виробництва халькогенідних сонячних елементів і модулів, і виявили, що новий метод забезпечує вищий вихід і ефективність продукту, незважаючи на його обмеження.

Вчені з Інституту енергетичних досліджень при Наньянському технологічному університеті в Сінгапурі дослідили, як використовувати термічне випаровування (TE), добре налагоджену технологію, яка зазвичай використовується в мікроелектроніці та фотоелектричній промисловості для виробництва органічних світловипромінюючих діодів (OLED), металевих контактів і нанесення покриттів на різні матеріали для виготовлення сонячних модулів з мікрокальциту.

«Ми проаналізували використання кількох методів, заснованих на випаровуванні, для виготовлення тонких плівок халькогенідів, — сказала дослідник Анналіза Бруно для Photovoltaics. — Вони варіюються від відносно простого осадження з одного джерела та спільного випаровування з кількох джерел до більш складного багатоетапного випаровування та поєднання використання термічного випаровування з газовими реакціями та обробкою розчину».

Вона каже, що комбінований підхід може використовувати сильні сторони обох методів, але також має деякі обмеження, такі як більша складність і необхідність використання розчинників.

Бруно сказав: «Ми вважаємо, що термічне випаровування є ідеальним методом для швидкого осадження халькогенідних шарів, оскільки він легко масштабується, не містить шкідливих розчинників і добре інтегрований у існуючі виробничі лінії фотоніки та мікроелектроніки».

Дослідники кажуть, що однією з головних проблем спільного випаровування є необхідність значної оптимізації параметрів осадження халькогенідів зі складною стехіометрією, особливо коли одночасно випаровується більше двох або трьох прекурсорів. Вони також відзначили, що тривалий час осадження може стати перешкодою для комерційного виробництва - проблема, яку більшість досліджень, як правило, ігнорує.

Потім вони запропонували низку методів виготовлення халькогенідних сонячних елементів і міні-зборок, які включають одноетапне термічне випаровування, багатоетапне термічне випаровування та багатоетапне гібридне осадження.

Команда сказала: «Бажано виробляти не лише випарені халькогенідні плівки, але й повністю випарені модулі, використовуючи ту саму виробничу лінію».

Переваги техніки включають високий ступінь контролю процесу, точний контроль товщини плівки, легкість послідовного прикріплення кількох шарів плівки та можливість обробки при низьких температурах основи. Дослідники стверджують, що методи також дозволяють краще очищати прекурсори під час формування плівки, відмінну просторову однорідність у партіях пристроїв, хорошу повторюваність і високі врожаї під час кількох раундів виробництва.

Вони кажуть: «Увесь процес можна контролювати автоматично, і він є надзвичайно привабливим з точки зору великомасштабного виробництва у великих обсягах». Вони описують ці технології виробництва у своїй нещодавній публікації «Термічне випаровування та гібридне осадження сонячних елементів і мікрозбірок із титаніту кальцію» в Joule.

Бруно каже: «Ми вважаємо, що майбутні дослідження в цій галузі повинні бути зосереджені на нових оптимальних проміжних шарах пристроїв для покращення якості та прозорості активного матеріалу, пасивації дефектів за допомогою вакуумної технології та покращення робочої стабільності, щоб максимізувати повний потенціал сонячної енергії термічного випаровування титаніту кальцію. пристроїв».