Description du projet
Des avancées dans les domaines de la géométrie et des matériaux pourraient faire progresser la technologie des cellules solaires de troisième génération
Les cellules solaires de troisième génération sont conçues à des fins d’amélioration de l’efficacité et de réduction des coûts de production par rapport à leurs prédécesseurs, rendant ainsi l’énergie solaire plus accessible et compétitive que les sources d’énergie traditionnelles. Le projet SOLACYLIN, financé par le CER, s’est fixé pour objectif de faire progresser les connaissances sur les systèmes photovoltaïques de troisième génération grâce à la création de matériaux empilés présentant une géométrie nanocylindrique bien définie et ajustable. Les chercheurs utiliseront des oxydes poreux anodiques ordonnés couplés au procédé de dépôt de couches minces atomiques pour créer ces empilements. Ils étudieront, en outre, de nouveaux mécanismes de réaction de surface pour des matériaux fonctionnels présentant des propriétés physiques et chimiques adaptées. À terme, les chercheurs entendent optimiser la qualité de l’interface et évaluer les performances électriques et photovoltaïques des jonctions P-I-N. L’analyse des liens entre les paramètres photovoltaïques et l’épaisseur de chaque couche ainsi que la longueur du cylindre pourrait leur permettre de mieux comprendre les limites d’efficacité et de proposer des améliorations dans le domaine de la technologie des cellules solaires.
Objectif
The ERC Consolidator Grant project SOLACYLIN aims at providing experimental insight into the function of 'third-generation' photovoltaic systems by generating materials stacks structured in a well-defined, accurately tunable, nanocylindrical geometry.
To this goal, we will develop and exploit advanced preparative methods based on two fundamental ingredients: (a) ordered 'anodic' porous oxides and (b) atomic layer deposition (ALD). The former solids will be generated as templates providing ordered arrays of straight, cyclindrical pores, the diameter and length of which can be varied between 20 nm and 300 nm and between 0.5 microns and 50 microns, respectively. The latter method will be used to coat the inner pore walls with one or several layers of the photovoltaic stack, each with a thickness set to values chosen between 1 nm and 30 nm.
We will invent and characterize novel surface reaction schemes for the deposition in ALD mode (from the gas phase and from solutions) of functional materials (doped semiconductors and intrinsic light absorbers) with tailored chemical and physical properties. We will investigate the experimental conditions in which they can be combined in a way that optimizes the quality of their interfaces.
Finally, we will quantify the electrical and photovoltaic performance of p-i-n junctions prepared with our methods. We will have the unique capability of describing in a systematic, accurate manner how the experimental photovoltaic parameters depend on the individual thicknesses of the individual layers and on the length of the cylinders. This direct experimental handle on the amount of light absorbed, on the one hand, and the charge carrier transport distances to the electrical contacts, on the other hand, will be correlated with the relevant material parameters (absorption coefficients, carrier mobilities). This information will unveil the phenomena limiting the efficiency of each type of solar cell, and suggest avenues to remedy them.
Champ scientifique
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencesmathematicspure mathematicsgeometry
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energyphotovoltaic
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
91054 Erlangen
Allemagne