Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

FP7

PVICOKEST Wynik w skrócie

Project ID: 269167
Źródło dofinansowania: FP7-PEOPLE
Kraj: Hiszpania

Kesteryt zrewolucjonizuje produkcję ogniw słonecznych

Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne szybko stają się wystarczająco tanie, by mogły konkurować z paliwami kopalnymi, przy czym ich wydajność znacznie się poprawiła w ostatnich latach. Międzynarodowy zespół badawczy zajął się podstawową fizyką półprzewodników nowych materiałów absorpcyjnych, które są bardziej przyjazne dla środowiska niż te stosowane dotychczas.
Kesteryt zrewolucjonizuje produkcję ogniw słonecznych
Dzisiejsze cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są oparte na chalkogenkach, takich jak mieszanina miedzi, indu, galu i selenu (CIGS) oraz tellurku kadmu (CdTe). Jednak tego typu ogniwa słoneczna mają pewną wrodzoną wadę, a mianowicie zawierają ind i tellur, rzadkie i drogie pierwiastki. Kadm jest z kolei bardzo toksyczny, co wzbudza poważne wątpliwości w kontekście środowiska.

Członkowie projektu PVICOKEST (International cooperative programme for photovoltaic kesterite based technologies) rozważyli zastosowanie alternatywnego materiału absorpcyjnego w zaawansowanych technologiach fotowoltaiki cienkowarstwowej. Ogniwa CIGS mają niemal jednakową strukturę jak klasa materiałów krystalicznych znanych jako kesteryty, które mogą zawierać takie pierwiastki chemiczne, jak miedź, cynk, cyna, selen i siarka — ale nie ind.

Kesterytowe ogniwa słoneczne charakteryzują się wydajnością, która być może nie jest imponująca w porównaniu do odpowiedników na bazie CIGS i CdTe (9,6%). Jednak warstwy te są o tyle wyjątkowe, że wykonane są z tańszych, występujących w obfitości i bardziej przyjaznych dla środowiska materiałów.

Zespół PVICOKEST z powodzeniem wyhodował warstwy i kryształy na bazie trójskładnikowych, czteroskładnikowych i pseudoczteroskładnikowych mieszanin kesterytu i umieścił je w prototypowych układach ogniw słonecznych. Przedmiotem zainteresowania naukowców było zbadanie, w jaki sposób ich właściwości fizykochemiczne i strukturalne wpływają na wydajność ogniw słonecznych.

Korzystając z różnych technik mikroskopii i spektroskopii, zespół rzucił nowe światło na właściwości elektroniczne i strukturalne kesterytu. Ogólnie rzecz biorąc, wykresy fazowe kesterytu i modyfikacje kryształu oznaczają wyzwania. Naukowcy zidentyfikowali główne tryby drgań kesterytu dla różnych warstw kesterytowych i kryształów oraz powiązali je z obecnością faz uporządkowanych i nieuporządkowanych. Opracowali także metodologię oceny wielkości kryształów z siarczku cynku w regionie międzyfazowym między absorberem kesterytowym a warstwą tylnego styku.

Naukowcy uzyskali cenne informacje na temat struktury pasma elektronowego kesterytów zawierających cynę i german. Interesującym odkryciem było to, że możliwe jest skonstruowanie pasma wzbronionego w kesterycie zawierającym cynę, zastępując ten metal półprzewodzących germanem. Jest to szczególnie ważne podczas syntezy tandemowych ogniw słonecznych.

Technologie fotowoltaiczne na bazie kesterytu mogą spełnić wymogi w zakresie kosztów, wydajności i zrównoważoności masowej produkcji ogniw słonecznych. Działania w ramach projektu PVICOKEST wsparły Europę w jej dążeniach do uzyskania statusu lidera w dziedzinie energii słonecznej.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Kesteryt, ogniwa słoneczne, materiały absorpcyjne, ind, fotowoltaiczny
Numer rekordu: 180972 / Ostatnia aktualizacja: 2016-04-06
Dziedzina: Energia