Кремниевые гетеропереходы (SHJ), солнечные элементы, основанные на гетеропереходе между полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны, являются одними из наиболее перспективных фотоэлектрических технологий. До сих пор эти элементы демонстрировали замечательную эффективность преобразования энергии и хорошую стабильность работы.
Несмотря на их огромный потенциал и заметные преимущества, солнечные элементы SHJ, как правило, основаны на редких и дорогих материалах, что ограничивает их широкое применение. Кроме того, их изготовление часто несовместимо с существующими производственными процессами, что еще больше усложняет их крупномасштабное производство.
Команда исследователей из Suzhou Maxwell Technologies Co., Нанькайского университета и других институтов Китая недавно представила новую стратегию проектирования и изготовления, которая может снизить затраты на солнечные технологии SHJ без резкого снижения их эффективности. В статье, опубликованной в журнале Nature Energy, команда представила весьма многообещающие результаты, достигнутые с помощью солнечных элементов, которые были произведены с использованием предложенной ими стратегии.
“Ограниченный запас редкого индия и высокая стоимость серебряной пасты являются одними из наиболее важных проблем, с которыми столкнутся солнечные элементы SHJ”, – написали Цао Юй, Цяоцзяо Цзоу и их коллеги в своей статье. “Чтобы преодолеть проблему прозрачных электродов на основе индия для эффективных солнечных элементов SHJ, мы успешно изготовили дешевые и доступные для массового производства электродные материалы из нелегированного оксида олова (SnOx) путем распыления при комнатной температуре”.
Ю, Чжоу и его коллеги смогли изготовить новые прозрачные электроды (т.е. основные компоненты солнечных элементов SHJ) на основе нелегированного SnOx, используя масштабируемую технологию осаждения, совместимую с существующими производственными процессами. В ходе первоначальных испытаний было обнаружено, что эти материалы обладают весьма выгодными свойствами, что привело к отличной работе солнечных элементов команды.
“Используя преимущества естественного дефекта кислородной вакансии, подвижность носителей и удельное сопротивление полученных материалов достигли 22 см2 В−1 с−1 и 2,38 × 10-3 Ом см соответственно”, – написали Ю, Цзоу и их коллеги в своей статье.
“Солнечный элемент SHJ с нелегированным передним прозрачным электродом SnOx продемонстрировал КПД в 24,91%. Кроме того, пленки SnOx обладают превосходной химической стабильностью и могут противостоять коррозии растворами кислот и щелочей в процессе нанесения гальванических покрытий. Наконец, были изготовлены солнечные элементы SHJ с гальваническим медным электродом и двухсторонними прозрачными электродами на основе индия, уменьшенными вдвое, и был достигнут сертифицированный КПД в 25,94% (общая площадь 274,4 см2).”
Недавняя работа этой команды исследователей подчеркивает перспективность использования нелегированного SnOx в качестве альтернативы индии и серебру для создания прозрачных электродов для солнечных элементов SHJ. Предложенная ими стратегия проектирования, по-видимому, позволяет сохранить эффективность солнечных элементов при значительном снижении затрат и усилий, необходимых для их изготовления.
Недавние выводы исследователей вскоре могут вдохновить на другие исследования, изучающие потенциал созданных ими прозрачных электродов или электродов на основе других подобных материалов. В совокупности эти усилия могли бы способствовать крупномасштабному производству и коммерциализации фотоэлектрических систем SHJ, которые до сих пор оставались многообещающими, но их трудно масштабировать.
