LONGi opracował elastyczne ogniwo fotowoltaiczne o dużej sprawności

Czołowy chiński producent ogniw i paneli fotowoltaicznych opracował heterozłączowe ogniwo PV, które jest lekkie, elastyczne i do tego osiąga wysoką sprawność potwierdzoną przez niezależną instytucję certyfikującą.

Zespół badawczo-rozwojowy LONGi wraz z naukowcami z chińskich uczelni Jiangsu University of Science and Technology oraz Curtin University opracował elastyczne ogniwo fotowoltaiczne wykonane w technologii heterozłączowej (HTJ). Charakteryzuje się grubością zaledwie 57 μm oraz sprawnością (potwierdzoną przez niezależny niemiecki Instytut Badań nad Energią Słoneczną – Fraunhofer ISE) na poziomie 26,06 proc.

Szereg modyfikacji

Chińscy naukowcy zastosowali szereg modyfikacji, które ograniczyły ryzyko uszkodzenia materiału podczas procesu produkcyjnego, a także końcowo podniosły sprawność całego ogniwa. Wykorzystali ciągły proces chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD), który zapobiega niepożądanemu wzrostowi kryształów (epitaksji), zachowując jednocześnie jednolitość powierzchni.

REKLAMA

Dodatkowo zastosowali innowacyjny proces „samodzielnie odnawiającego się” zasiewania nanokryształków i pionowego wzrostu domieszkowanych styków. W końcowym rezultacie pozwoliło to na stworzenie wysokiej jakości selektywnych nośników typu n i p, kluczowych dla efektywnego transportu ładunku w warstwach transportujących elektrony.

Przełomem ma być także zastosowanie bezdotykowej metody drukowania laserowego do nanoszenia bardzo cienkich siatek przewodzących, co z kolei minimalizuje straty związane z niewykorzystaniem w pełni dostępnej powierzchni ogniwa krzemowego (to przekłada się na zwiększenie wydajności ogniwa).

Zadowalające rezultaty

Dotychczasowe wysiłki badaczy LONGi oraz pozostałych naukowców zostały opisane w artykule pt.: „Flexible silicon solar cells with high power-to-weight ratios” opublikowanym w czasopiśmie „Nature”.

REKLAMA

Z treści artykułu dowiadujemy się, że w ramach prac udało się wyprodukować badaczom różne wysokowydajne elastyczne ogniwa krzemowe w technologii HJT. Poszczególne celki różniły się przede wszystkim grubością i wydajnością (każda miała tą samą powierzchnię równą 274,4 cm2). Wymienia się następujące egzemplarze: (1) grubość 57 μm (sprawność 26,06 proc.), (2) grubość 74 μm (sprawność 26,19 proc.), (3) grubość 84 μm (sprawność 26,5 proc.), (4) grubość 106 μm (sprawność 26,56 proc.), (5) grubość 125 μm (sprawność (26,81 proc.).

Badacze zauważyli, że zmniejszanie rozmiaru płytki krzemowej wpływa na masę i koszt końcowego produktu, ale – co ważniejsze i mniej oczywiste – oddziałuje także na separację i migrację ładunku. W przypadku najcieńszego ogniwa (57 μm) podano, że charakteryzowało się najwyższym stosunkiem mocy do masy (1,9 W*g-1), napięciem jałowym wynoszącym 761 mV.

Dla różnorodnych zastosowań

Dalszy rozwój elastycznych ogniw krzemowych o wysokiej sprawności może, zdaniem chińskich badaczy, spotkać się z bardzo dobrym przyjęciem przemysłu w kontekście różnorodnych zastosowań. Wśród najpopularniejszych wymienia się m.in. elektronikę przenośną, fotowoltaikę zintegrowaną z budynkami (BIPV), fotowoltaikę zintegrowaną z samochodami (EVIP) oraz zastosowania z obszaru kosmonautyki.