Zamknięcie bramki prowadzącej do tylnego styku
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne na bazie selenku miedziowo-inidowo-galowego (CIGS) pozwoliły osiągnąć wyraźną poprawę wydajności, głównie ze względu na wzbogacenie właściwości materiałów. W związku z tym, że margines usprawnień wynikających wyłącznie z wykorzystania materiałów zmniejsza się, finansowani przez UE członkowie projektu "PercIGS" (PERCIGS) przystąpili do opracowywania nowej konstrukcji urządzeń, aby doprowadzić wydajność do jej teoretycznych granic. Przedmiotem uwagi było zredukowanie rekombinacji powierzchniowej nośników ładunku na tylnym styku, na którym tempo rekombinacji jest zwykle wysokie. Struktura powierzchni i granic faz odgrywa w rekombinacji ważną rolę. Przemysł krzemowych ogniw słonecznych skorzystał na zastosowaniu warstwy pasywacyjnej powierzchni tylnej (powłoki zmniejszającej reaktywność powierzchni, zwiększającej zaś jej pasywność) wyposażonej w otwory punktowe wielkości mikronów. Aby rozwiązać problem rekombinacji, zespół PERCIGS, zainspirowany tą koncepcją, wprowadził powierzchniową warstwę pasywacyjną z nanoskalowymi stykami do cienkowarstwowych ogniw CIGS. Do wprowadzenia dwuwymiarowych warstw pasywacyjnych do ogniw słonecznych CIGS zastosowano trzy różne metodologie. W ramach walidacji wykonalności powstały dwa podejścia o praktycznym zastosowaniu przemysłowym. Stworzono także jeden model testowy. Technologie wykonalne w skali przemysłowej opierały się na tlenku glinu jako warstwie pasywacyjne, jednak różniły się metodą styku. W jednej wykorzystano styki punktów lokalnych uformowane w drodze wytrącania się nanosfer podczas osadzania się w kąpieli chemicznej siarczku kadmu. W drugiej zaś użyto nanocząstek molibdenu wyhodowanych w wysoce zjonizowanej plazmie pulsującej. Po wprowadzeniu ich do ogniw słonecznych CIGS z ultracienkimi warstwami absorbera, ich wydajność wzrosła ze względu na zwiększoną pasywację i ograniczenie optyczne. Powstały także nowatorskie styki nanoskalowe przy użyciu litografii wiązką elektronów. W podobnym zakresie zwiększyły one wydajność ogniw słonecznych i staną się doskonałym modelem do badania nowych koncepcji. Pionierskie prace zespołu zostały zaprezentowane podczas międzynarodowych konferencji, a także w artykułach w prestiżowych magazynach naukowych. Choć projekt skupiał się na cienkowarstwowych ogniwach CIGS, jego wyniki można z łatwością zastosować do innych technologii cienkowarstwowych. Przyszłość nowych technik pasywacyjnych rysuje się w jasnych barwach, co oznacza potencjalne korzyści dla producentów, konsumentów i dla środowiska.
