Celda solar CIGS con estructura IBC y hasta 19. 7% de eficiencia

- Jun 15, 2020-

Fuente: pv-magazine


TU Delft


Científicos enUniversidad Tecnológica de Delften los Países Bajos han desarrollado un contacto posterior interdigitado (IBC),célula solar de cobre-indio-galio-seleniuro (CIGS)con un grosor submicrométrico de 673 nm.

Los investigadores de Delft dijeron que las células solares convencionales de contacto frontal / posterior (FBC) sufren pérdidas ópticas debido a la absorción parasitaria de sus capas superiores, lo que puede provocar una pérdida de 10% en la densidad de la fotocorriente. Además, los científicos declararon: "En el caso de las células solares CIGS flexibles, la rejilla metálica causa un sombreado óptico adicional, lo que reduce aún más el rendimiento óptico".

La celda IBC diseñada por el equipo de Delft se comparó con un 11. 9% - dispositivo FBC eficiente suministrado por el instituto holandésInvestigación solar sobre electrodomésticos, con el equipo de Delft enfocándose particularmente en el rendimiento del absorbedor.

La celda Delft presentaba un recubrimiento antirreflectante de doble capa a base de óxido de aluminio (Al2O3) y fluoruro de magnesio (MgF2) "Los espesores óptimos de Al2O3y MgF2para este trabajo son 80 y 85 nm, respectivamente ", dijo el grupo Delft. "El Al2O3la capa en el lado frontal del absorbedor sirve también como [a] capa de pasivación química y eléctrica ".

Reflector

Los investigadores colocaron un reflector en la parte posterior de su dispositivo para aumentar la probabilidad de absorción secundaria de fotones.

Se utilizó un óxido de zinc dopado con galio (GZO) como un óxido conductor transparente dopado con n en la célula de IBC. Se dice que ese compuesto tiene una alta concentración de dopaje, bajo coeficiente de absorción, alta estabilidad térmica y baja absorción de portador libre.

Con simulaciones entre las dos células solares conducidas por parámetros geométricos variables y características del material absorbente, el dispositivo Delft mostró un 17% de eficiencia. "Dado que la calidad de nuestro absorbedor simulado, desde un punto de vista de [...] densidad de defectos, es menor que el material absorbente CIGS de última generación, estudiamos el efecto de la densidad de defectos en el rendimiento celular", señalaron los investigadores. fijado. "Observamos que al reducir la densidad de defectos en masa de 5 × 1013cm−3a 1 × 1013cm−3, la eficiencia se puede mejorar a 19. 7% ".

Los investigadores dijeron que la presencia de cargas fijas negativas en el Al2O3capa asegurada pasivación eléctrica y baja recombinación en pequeños valores de ancho de espacio. "Mostramos cómo una estructura IBC con una clasificación óptima de banda prohibida y una alta calidad de absorción puede ayudarnos a lograr altas eficiencias con capas CIGS de submicrones", dijo el grupo Delft.

Comercialización

Si bien aceptar los costosos pasos de diseño necesarios para replicar el dispositivo podría ser un obstáculo para la comercialización de su tecnología, el equipo de Delft dijo que su diseño podría ser particularmente adecuado para dispositivos solares en tándem de tres y cuatro terminales.

La célula solar de Delft se describe enEstructura interdigitada con contacto posterior: un enfoque diferente hacia las células solares ultrafinas de cobre, indio, galio (di) seleniuro de alta eficiencia, publicado enProgreso en fotovoltaica.

Científicos del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) en abril anunciaron que habían logrado24.16%eficiencia con uncélula tándem que combina tecnología CIGS y perovskita. Ese hito tomódispositivo en tándemeficiencia más allá del23. 35% de registro para una celda 1 cm² CIGS independienteque fue establecido por Solar Frontier en enero del año pasado.