Кремниевый гетеропереход (SHJ), солнечные элементы на основе гетероперехода между полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны, являются одной из наиболее перспективных фотоэлектрических технологий. До сих пор эти элементы демонстрировали замечательную эффективность преобразования энергии и хорошую эксплуатационную стабильность.
Несмотря на свой большой потенциал и заметные преимущества, солнечные элементы SHJ обычно изготавливаются из редких и дорогих материалов, что ограничивает их широкое распространение. Кроме того, их изготовление зачастую несовместимо с существующими производственными процессами, что еще больше усложняет их крупномасштабное производство.
Группа исследователей из Сучжоу Maxwell Technologies Co., Нанкайского университета и других институтов в Китае недавно представила новую стратегию проектирования и производства, 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, произведенных с использованием предложенной ими стратегии.
«Ограниченные поставки редкого индия и высокая стоимость серебряной пасты являются одними из наиболее важных проблем, с которыми столкнутся солнечные элементы SHJ», — написали в своей статье Цао Юй, Цяоцзяо Цзоу и их коллеги. «Чтобы преодолеть препятствие, связанное с прозрачными электродами на основе индия для эффективных солнечных элементов SHJ, мы успешно подготовили дешевые и массово производимые электродные материалы из нелегированного оксида олова (SnO x ) путем распыления при комнатной температуре».
Ю, Чжоу и его коллеги смогли изготовить новые прозрачные электроды (т.е. важные компоненты солнечных элементов SHJ) на основе нелегированного SnO x , используя масштабируемую технику осаждения, совместимую с существующими производственными процессами. В ходе первоначальных испытаний было обнаружено, что эти материалы демонстрируют весьма выгодные свойства, которые привели к превосходным характеристикам солнечных элементов команды.
«Используя природный дефект кислородных вакансий, подвижность носителей и удельное сопротивление подготовленных материалов достигли 22 см 2 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 SnO x продемонстрировал эффективность 24,91%. Кроме того, пленки SnO x обладают превосходной химической стабильностью и могут противостоять коррозии растворами кислот и щелочей во время процессов гальваники. Наконец, солнечные элементы SHJ с медным покрытием. Изготовлен электрод и двусторонние прозрачные электроды на основе индия, уменьшенные вдвое, и достигнут сертифицированный КПД 25,94% (общая площадь 274,4 см 2 ).
Недавняя работа этой группы исследователей подчеркивает перспективность использования нелегированного SnO x в качестве альтернативы индию и серебру для создания прозрачных электродов для солнечных элементов SHJ. Предложенная ими стратегия проектирования, похоже, сохраняет эффективность солнечных элементов, при этом значительно сокращая затраты и усилия, необходимые для их изготовления.
Недавние результаты исследователей могут вскоре вдохновить другие исследования, изучающие потенциал созданных ими прозрачных электродов или электродов на основе других подобных материалов. В совокупности эти усилия могут способствовать крупномасштабному производству и коммерциализации фотоэлектрических систем SHJ, которые до сих пор оставались многообещающими, но их трудно масштабировать.
