Chiudere la porta al contatto posteriore
Le celle solari a film sottile fatte con seleniuro di rame indio gallio (CIGS, copper indium gallium selenide) hanno ottenuto notevoli miglioramenti nelle efficienze soprattutto grazie a perfezionamenti delle proprietà dei materiali. Poiché il margine del miglioramento basato solamente sui materiali si restringe, gli scienziati finanziati dall’UE impegnati nel progetto PERCIGS (“PercIGS”) si sono proposti di sviluppare una nuova struttura del dispositivo per spingere l’efficienza verso i suoi limiti teorici. L’attenzione è stata concentrata sul ridurre la ricombinazione superficiale dei portatori di carica al contatto posteriore, dove i tassi di ricombinazione sono generalmente elevati. La struttura delle superfici e delle interfacce gioca un ruolo importante nella ricombinazione. L’industria delle celle solari al silicio ha tratto beneficio da uno strato di passivazione della superficie posteriore (un rivestimento per rendere la superficie meno reattiva, più passiva) con aperture puntiformi con dimensioni nell’ordine dei micron. Ispirati da questo concetto, gli scienziati di PERCIGS hanno introdotto uno strato di passivazione della superficie con contatti su nano-scala nelle celle solari CIGS a film sottile per risolvere il problema della ricombinazione. Per incorporare gli strati di passivazione 2D nelle celle solari CIGS sono state usate tre differenti metodologie. Due approcci industrialmente pratici sono stati sviluppati come prova di principio ed è stato inoltre creato un allestimento modello di prova. Le tecnologia attuabili industrialmente utilizzavano ossido di alluminio come strato di passivazione ma differivano nel metodo di creazione del contatto. Una usava dei contatti puntiformi locali formati dalla precipitazione di nanosfere durante la deposizione tramite bagno chimico di solfuro di cadmio. L’altra usava le nanoparticelle di molibdeno cresciute in un plasma pulsato altamente ionizzato. Una volta incorporate nelle celle solari CIGS con strati assorbitori ultra sottili, l’efficienza delle celle solari è aumentata grazie a passivazione e confinamento ottico potenziati. Sono stati inoltre creati nuovi contatti su nano-scala usando la litografia a fascio di elettroni. Queste hanno migliorato in modo simile l’efficienza della cella solare e saranno un eccellente modello per lo studio di nuovi concetti. Questo lavoro pionieristico ha portato a diverse presentazioni orali su invito a conferenze internazionali e articoli in prestigiose riviste scientifiche a revisione paritaria. Anche se è concentrato sulle celle solari CIGS a film sottile, esso è facilmente adattabile ad altre tecnologie a film sottile. Il futuro sembra essere luminoso per le nuove tecniche di passivazione del contatto posteriore delle celle solari con potenziali benefici per i fabbricanti, i consumatori e l’ambiente.
