Zaawansowane warstwy optyczne na rzecz cienkowarstwowej technologii ogniw słonecznych
UE wyznaczyła sobie ambitne cele dotyczące energii i środowiska. Filarem tej polityki jest zrealizowanie do roku 2020 inicjatywy 20-20-20. Wymaga to 20% obniżenia emisji gazów cieplarnianych, 20% wzrostu wkładu z odnawialnych źródeł energii oraz 20% wzrostu wydajności energetycznej. Technologia PV może wnieść ważny wkład w osiągnięcie tych założeń, zwłaszcza w krajach Europy Środkowej i w obszarze Morza Śródziemnego. Jednak, pomimo imponujących postępów w ostatnich latach, przemysł musi doprowadzić do dalszego obniżenia kosztów, aby ta alternatywna odnawialna energia stała się konkurencyjną na wolnym rynku. Naukowcy przystąpili do optymalizacji efektywności i kosztów obiecujących technologii PV i do zademonstrowania wielkoskalowej produkcji dzięki dofinansowaniu ze środków UE w ramach projektu HELATHIS. Konsorcjum projektu skupia się na strategiach ograniczenia optycznego dla krzemu amorficznego (a-Si) i krzemu mikrokrystalicznego (mc-Si) — najnowocześniejsze cienkowarstwowe technologie ogniw słonecznych są obecnie w fazie laboratoryjnej. Partnerzy projektu zidentyfikowali czynniki, które optymalizują właściwości przezroczystych warstw tlenku przewodzącego (TCO) (warstwy optyczne). Warstwy te są obecne na przedniej powierzchni styczności i tylnej powierzchni odbijającej, co pozwala zachować wydajność w procesie wytwarzania osadzania się wielkopowierzchniowego. W przypadku struktur podwójnych a-Si/mc-Si, pośrednia warstwa odbijająca również została uwzględniona. Projekt HELATHIS zademonstrował wzrost wydajności swojej szklanej warstwy TCO poprzez zoptymalizowanie procesu produkcji, co doprowadziło do wzrostu transmisji optycznej o 2%. Ponadto, całość produkcji szklanego modułu TCO została przeniesiona z Japonii do Belgii, co stanowi ważną korzyść dla gospodarki UE. Zademonstrowano 8% ustabilizowaną wydajność dla bardzo dużego obszaru modułów a-Si o powierzchni 5,7 metrów kwadratowych. Uzyskano szereg interesujących rezultatów w małoskalowych próbkach, wskazując na obszary przyszłych badań. Wreszcie opracowano metodę obrazowania w podczerwieni, aby ocenić elektryczną jakość każdego modułu na zakończenie procesu produkcji oraz aby wskazać obszary wadliwe. Udało się to zastosować z ogromnym sukcesem na partnerskiej linii produkcyjnej. Wyniki projektu usprawniły produkcję ulepszonego szkła TCO na skalę przemysłową na terenie UE i zwiększyły efektywność opracowanych przez partnerów ogniw słonecznych. Obiecujące postępy na skalę laboratoryjną powinny wytyczyć ścieżkę dla procesów osadzania się wielkopowierzchniowego, co silnie zwiększy zainteresowanie rynku zaawansowaną technologią cienkowarstwowych ogniw PV.
