Wissenschaftler des japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology haben die Aussichten für leichte, flexible PV-Geräte auf Basis der Dünnschichttechnologie aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS) untersucht.
Sie beschrieben ihre Ergebnisse in „ Leichte und flexible Cu(In,Ga)Se 2 -Solar-Minimodule: Richtung 20 % Photovoltaik-Effizienz und darüber hinaus “, das kürzlich in Flexible Electronics veröffentlicht wurde. Sie sagten, dass ihre Arbeit weitgehend auf Paneele beschränkt sei, die auf Dächern verwendet werden können, wo strenge Gewichtsbeschränkungen gelten. Sie verwendeten jedoch auch Dächer mit gekrümmten Oberflächen und Oberflächen, auf denen herkömmliche Module aus kristallinem Silizium (c-Si) nicht verwendet werden können.
„Unter den Dünnschicht-Photovoltaiktechnologien sind CIGS-basierte Solarzellen aufgrund ihrer Vorteile einer relativ hohen Energieumwandlungseffizienz, Langzeitstabilität, relativ kurzen Energierücklaufzeit und einer geringen CO2-Bilanz von Produkten eine attraktive Option“, sagten die Wissenschaftler .
Es wird entscheidend sein, die Alkalimetalldotierung auf der CIGS-Folie besser zu kontrollieren, um der CIGS-Solarmodultechnologie zu helfen, einen Wirkungsgrad von über 20 % auf Modulebene zu erreichen. Sie sagten, dies hänge von der Alkalimetallspezies und den Dotierungsmethoden und -prozessen ab.
„Zusätzlich zur Alkalimetalldotierung, Silber (Ag)- und Schwefel (S)-Legierung zur Modifikation und Kontrolle der Energiebandstruktur in CIGS-Geräten sind die Verbesserung der Bulk-Kristallqualität und die Oberflächen- und Rückseitengrenzflächenmodifikation die aktuelle Themen von Interesse in der CIGS-Community“, erklärten die Wissenschaftler und stellten fest, dass diese Techniken dazu beitragen könnten, die durchschnittliche Effizienz von flexiblen CIGS-Modulen von derzeit etwa 18,5 % auf mehr als 20 % zu steigern.
Die Wissenschaftler sagten, dass die Unterdrückung der Trägerrekombination an der Grenzfläche und im Volumen einer CIGS-Zelle einer der Faktoren ist, die verbessert werden müssen, um eine höhere Effizienz zu erreichen. Sie identifizierten angeritzte Kanten von CIGS-Photoabsorbern als eine der möglichen Ursachen für Rekombinationsprobleme.
„Trotzdem gab es bisher nur wenige Diskussionen über die Auswirkungen mechanisch geritzter Kanten auf die photovoltaische Leistung“, sagten sie. „Deshalb wird in diesem Abschnitt die Auswirkung des als Standardtechnik verwendeten mechanischen Ritzens (MS) auf die photovoltaische Leistung vergleichend mit photolithographisch geformten Kanten untersucht.“
Die Übersicht untersucht auch die Schwankungen der CIGS-Leistung in Abhängigkeit von der Lichtintensität und schlägt die Nützlichkeit von CIGS-Photovoltaikgeräten bei schwachen Beleuchtungsbedingungen vor.
„Für die weitere Entwicklung ist die Verbesserung der CIGS-Einzelzellenleistung von entscheidender Bedeutung“, schlossen sie. „Ansätze auf der Grundlage der Materialwissenschaften und der Gerätephysik, einschließlich der Modifikation von Oberflächen und Grenzflächen und der Kristallqualität durch Legieren mit Ag oder S oder anderen Elementen sowie der Dotierungskontrolle von Alkalimetallen, werden voraussichtlich weitere Fortschritte in der CIGS-Photovoltaik bringen. ”
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