Tańsze i skuteczniejsze elastyczne systemy fotowoltaiczne
Opracowanie wydajnych ogniw fotowoltaicznych jest ważnym elementem europejskiego programu badań strategicznych. Jednak w celu powszechnego wprowadzenia na rynek zastosowane technologie muszą być tanie i dostosowane do produkcji masowej. Zatem w ramach projektu R2R-CIGS (Roll-to-roll manufacturing of high efficiency and low cost flexible CIGS solar modules) opracowano i zwiększono skalę procesów produkcji ze zwoju (R2R) w celu osadzania stopu CIGS (ang. copper indium gallium selenide) opartego o moduł PV na polimerowym podłożu. Dzięki tej technologii możliwe jest dalsze obniżenie kosztów w porównaniu ze standardowymi technologiami silikonowymi. Kolejna korzyść polega na tym, że moduły są elastyczne i lekkie oraz można je zamontować na nierównych powierzchniach, na przykład na ścianach budynków. Ambitne cele w zakresie kosztów produkcji określone dla technologii R2R-CIGS mogą zostać osiągnięte, gdy sprawność elastycznych ogniw słonecznych będzie porównywalna z ogniwami wykonanymi z substratów szklanych. Oczekuje się, że sprawność modułów konwersji mocy będzie wynosić aż 16 %. Dzięki technologii R2R-CIGS nowoczesne ogniwa słoneczne CIGS zostały udoskonalane poprzez zmianę strukturalnych, chemicznych i elektrycznych właściwości w nanoskali. Opracowano proces próżniowy (jednoczesne parowanie) i zwiększono jego skalę w celu osadzania się w zwoju R2R nanoskalowej warstwy z konwersji energii na folii polimerowej. Innowacyjny proces korzystający z osadzania warstwy atomowej R2R (ALD) umożliwił wytworzenie bezkadmowych warstw buforowych. W projekcie utworzony został również automatyczny proces trasowania laserowego cienkich warstw na lekkich substratach polimerowych; dzięki niemu możliwe jest wytwarzanie elastycznych modułów słonecznych połączonych monolitycznie. Dodatkowo naukowcy połączyli plazmowy wtryskiwacz CVD w przemysłowym reaktorze i zainstalowali nowe urządzenia do rozpylania jonowego prądem stałym w pilotażowej linii R2R. Konsorcjum przyjęło również różne podejścia w zakresie tworzenia warstw izolujących przed wilgocią w celu zapewnienia elastycznych modułów słonecznych i elastycznych produktów wodoodpornych. Technologia R2R-CIGS przyspieszyła wprowadzenie na rynek elastycznych modułów CIGS poprzez umożliwienie realizacji procesów przemysłowych oraz opracowanie nowych rozwiązań sprzętowych. Wykorzystywane są one do produkcji wydajnych, tanich i lekkich modułów CIGS. Poliamidowe substraty umożliwiły integrację modłów CIGS i ich wykorzystanie w tanich i lekkich komponentach budowlanych oraz dla zastosowań transportowych. Technologie i procesy wytworzone dzięki R2R-CIGS można również stosować do produkcji wielkopowierzchniowej i elastycznej elektroniki, oświetlenia i wyświetlaczy.
Słowa kluczowe
Fotowoltaiczny, elastyczny, roll-to-roll, słoneczny, moduł, produkcja, osadzanie warstwy atomowej.
