Technologie mikrochalkogenidových solárních panelů se společným tepelným odpařováním

Singapurští vědci přezkoumali všechny techniky tepelného odpařování používané k výrobě chalkogenidových solárních článků a modulů a zjistili, že nová metoda i přes svá omezení dosahuje vyšších výnosů a produktivity.

Vědci z Energy Research Institute na Technologické univerzitě Nanyang v Singapuru zkoumali, jak využít tepelné odpařování (TE), dobře zavedenou technologii běžně používanou v mikroelektronickém a fotovoltaickém průmyslu k výrobě organických diod vyzařujících světlo (OLED), kovových kontaktů a povlaky na různé materiály pro výrobu mikrokalcitových solárních modulů.

"Analyzovali jsme použití několika technik založených na odpařování k výrobě chalkogenidových tenkých vrstev," řekla výzkumnice Annalisa Bruno společnosti Photovoltaics, "Tyto se pohybovaly od relativně jednoduchého nanášení z jednoho zdroje a společného odpařování z více zdrojů až po složitější vícekrokové odpařování a kombinace využití tepelného odpařování s reakcemi plynů a úpravou roztoku."

Říká, že kombinovaný přístup může využít přednosti obou metod, ale má také určitá omezení, jako je větší složitost a nutnost používat rozpouštědla.

Bruno řekl: "Věříme, že tepelné odpařování je ideální metodou pro rychlé nanášení chalkogenidových vrstev, protože je snadno škálovatelné, neobsahuje škodlivá rozpouštědla a bylo dobře integrováno do stávajících výrobních linek pro fotoniku a mikroelektroniku."

Jedním z hlavních problémů společného odpařování je potřeba rozsáhle optimalizovat parametry pro depozici chalkogenidů s komplexní stechiometrií, zvláště když se současně odpařují více než dva nebo tři prekurzory, uvedli vědci. Poznamenali také, že dlouhé depoziční doby mohou představovat překážku pro komerční produkci – problém, který většina studií obvykle ignoruje.

Poté navrhli řadu technik pro výrobu chalkogenidových solárních článků a mini-sestav, které zahrnují jednostupňové tepelné odpařování, vícestupňové tepelné odpařování a vícestupňovou hybridní depozici.

Tým řekl: "Je žádoucí vyrábět nejen odpařené chalkogenidové filmy, ale také plně odpařené moduly pomocí stejné výrobní linky."

Mezi výhody této techniky patří vysoký stupeň řízení procesu, přesné řízení tloušťky filmu, snadné postupné připevňování více vrstev filmu a zpracovatelnost při nízkých teplotách substrátu. Výzkumníci tvrdí, že metody také umožňují lepší čištění prekurzorů během tvorby filmu, vynikající prostorovou homogenitu v šaržích zařízení, dobrou opakovatelnost a vysoké výtěžky během více kol výroby.

Říkají: "Celý proces může být řízen automaticky a je skutečně atraktivní z hlediska velkoobjemové výroby." Tyto výrobní techniky popisují ve své nedávné publikaci „Tepelné odpařování a hybridní nanášení kalcium titanitových solárních článků a mikrosestav“ v Joule.

Bruno říká: „Věříme, že budoucí výzkum v této oblasti by se měl zaměřit na nové optimální mezivrstvy zařízení ke zlepšení kvality a průhlednosti aktivního materiálu, pasivaci defektů pomocí vakuové technologie a zlepšení provozní stability, aby se maximalizoval plný potenciál tepelně odpařovaného kalcium titanitového solárního systému. zařízení."