Warstwy cienkie z idealnymi warstwami atomowymi
Ogniwa fotowoltaiczne (PV) mają odegrać ważną rolę w kształtowaniu europejskiego rynku energetycznego, jeżeli uda się poprawić ich sprawność w zakresie przemiany energii. Indywidualne dostosowywanie właściwości materiałów cienkowarstwowych — stosowanych w większości ogniw słonecznych — pozwoli uzyskać bardziej wydajne systemy PV. Największe wyzwania dotyczą absorpcji fotonów, rekombinacji elektron–dziura oraz transportu ładunków. Osadzanie warstwy atomowej (ALD) to technika osadzania z fazy gazowej, którą można stosować do kształtowania właściwości międzyfazowych urządzeń. Jej ogromną zaletą jest to, że pozwala na osadzanie wysoce jednorodnych i spójnych nanowarstw. Jednakże jej pełny potencjał w zakresie wytwarzania ogniw PV nie został dotąd w pełni wykorzystany. W ramach finansowanego przez UE projektu "Atomic layer deposition of metal oxides for photovoltaic solar cells" (ALD4PV) naukowcy badali możliwości wykorzystania warstw tlenków metali syntetyzowanych przy pomocy ALD do wytwarzania różnych rodzajów ogniw słonecznych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych technik osadzania ALD umożliwia przetwarzanie warstw pasywacyjnych i uzyskanie nowych koncepcji ogniw słonecznych — urządzeń o strukturze 3D — charakteryzujących się większą sprawnością. Naukowcy badali właściwości pasywacyjne warstw tlenków glinu (Al2O3) oraz stosów opartych na Al2O3, co ostatecznie pozwoliło na uzyskanie wydajniejszych ogniw słonecznych. Ponadto uczestnicy projektu ALD4PV zaproponowali nowatorski sposób wykorzystania syntetyzowanych przy pomocy ALD, platynowanych przeciwelektrod w celu uzyskania elastycznych barwnikowych ogniw słonecznych (DSC). Naukowcy badali możliwości wykorzystania tego procesu do wytwarzania także innych części DSC, takich jak warstwy barierowe i kompaktowe, przy użyciu różnych tlenków metali. Innym zadaniem było użycie alternatywnych prekursorów do domieszkowania syntetyzowanego ALD tlenku cynku w celu wytwarzania wysoce przewodzących, przezroczystych warstw tlenków. Badano różne nowe prekursory domieszkujące do krzemowych oraz cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Po zakończeniu projektu ALD4PV zorganizowano warsztaty, podczas których przedstawiono możliwości zastosowania ALD w różnych technologiach ogniw słonecznych. Wyniki projektu rozpowszechniano poprzez witrynę internetową oraz publikacje.
Słowa kluczowe
Cienkie warstwy, ogniwa słoneczne, osadzanie warstwy atomowej, tlenki metali, fotowoltaiczne
