Nhà sản xuất mô-đun Trung Quốc đã dẫn đầu một nhóm nghiên cứu quốc tế tìm cách tiết kiệm vật liệu silicon và tăng hiệu quả trong việc phát triển các thiết bị PV dị vòng. Pin này đã đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng được chứng nhận là 26,06% với độ dày 57 μm, Viện Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời của Đức đã xác nhận kết quả này.
Hình ảnh: Dài
Các nhà nghiên cứu tiếp tục đẩy mạnh các giới hạn của công nghệ pin mặt trời silicon nhằm tìm cách sử dụng ít vật liệu hơn trong các tế bào mỏng hơn và nhẹ hơn mà không làm giảm hiệu suất hoặc độ bền.
Giờ đây, một nhóm do các nhà nghiên cứu từ nhà sản xuất mô-đun tích hợp theo chiều dọc Longi dẫn đầu của Trung Quốc đã phát triển các quy trình để chế tạo pin mặt trời dị vòng hiệu suất cao (HJT), đồng thời tránh được tình trạng dễ vỡ và hiệu quả thấp hơn từng thấy trong những nỗ lực trước đây nhằm tạo ra các tế bào mỏng hơn.
Trong nghiên cứu “Pin mặt trời silicon linh hoạt với tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao” được công bố trên tạp chí Nature , các nhà khoa học cho biết tế bào mới có độ dày từ 57 μm đến 125 μm và được chế tạo bằng tấm wafer M6 có diện tích 274,4 cm2 . .
Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng việc làm mỏng tấm wafer không chỉ làm giảm trọng lượng và chi phí mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển và phân tách điện tích.
“Cấu hình linh hoạt và mỏng của các pin mặt trời này mở ra những cơ hội mới để kết hợp sản xuất năng lượng mặt trời vào các khía cạnh khác nhau của cuộc sống hàng ngày và công nghiệp trong lĩnh vực điện tử di động, xây dựng PV tích hợp, giao thông vận tải, ứng dụng không gian, công nghệ mới nổi với bề mặt hoặc cấu trúc độc đáo,” Xixiang Xu, trưởng nhóm R&D Longi và là tác giả tương ứng, nói với tạp chí pv .
Nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống điều khiển và kiểm soát của riêng mình để cho phép quá trình lắng đọng hơi hóa học plasma (CVD) liên tục có mức độ thiệt hại thấp nhằm ngăn chặn quá trình epitaxy và duy trì tính đồng nhất bề mặt. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng đây là một sự sửa đổi của quy trình CVD không liên tục, từng bước thông thường để thụ động hóa.
Ngoài ra, họ đã triển khai “quy trình gieo tinh thể nano tự phục hồi và tăng trưởng theo chiều dọc cho các điểm tiếp xúc pha tạp” trong quy trình CVD (PECVD) được tăng cường plasma tần số cao, cho phép phát triển “chất mang loại n và loại p chất lượng cao”. các tiếp điểm chọn lọc” cho lớp vận chuyển lỗ trống và lớp vận chuyển điện tử.
Một cải tiến khác là sử dụng phương pháp in chuyển laser không tiếp xúc để in các đường lưới có độ bóng thấp. Đối với các lớp oxit dẫn điện trong suốt (TCO), họ đã chọn oxit indi pha tạp xeri (ICO) và quy trình lắng đọng plasma phản ứng (RPD) có mức độ phá hủy thấp.
Nhóm nghiên cứu đã ký gửi ICO làm lớp phủ TCO bằng phương pháp lắng đọng plasma phản ứng có mức độ hư hại thấp mà họ cho biết “tạo ra hiệu suất điện vượt trội, bao gồm điện trở suất thấp hơn nhiều (2,7 × 10−4 Ω cm) và độ linh động của sóng mang cao hơn (83,1 cm V−1) s −1), khi so sánh với các oxit thiếc indium có nguồn gốc từ phún xạ magnetron đã được báo cáo ở nơi khác”, ông nói thêm rằng quá trình này “đóng một vai trò quyết định trong việc cải thiện độ ổn định sau này”.
Pin đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng được chứng nhận là 26,06% với độ dày 57 μm, giá trị 26,56% với độ dày 106 μm và hiệu suất tối đa 26,81% với độ dày 125 μm. Pin mặt trời 57 μm cũng có tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao nhất (1,9 W g −1 ) và điện áp mạch hở (761 mV).
Kết quả đã được Viện Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời của Đức ở Hamelin xác nhận.
Các nhà khoa học cũng có thể giảm tổn thất quang học bằng cách tối ưu hóa cấu hình của các đường lưới bằng công nghệ in chuyển laser “không tiếp xúc tương thích với ngành”. Họ lưu ý: “Chiều rộng của ngón tay có thể giảm từ 40 μm (in màn hình thông thường) xuống 18 μm, với vùng bóng được kiểm soát xuống dưới 2%”.
Theo bài báo, các thiết bị đã được kiểm tra khả năng xuống cấp do điện thế và sự xuống cấp do ánh sáng gây ra. Nhóm nghiên cứu kết luận: “Tiến bộ công nghệ này cung cấp cơ sở thực tế cho việc thương mại hóa pin mặt trời linh hoạt, nhẹ, chi phí thấp và hiệu quả cao, đồng thời dự đoán khả năng uốn cong hoặc cuộn lại pin mặt trời silicon tinh thể để di chuyển”.
Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Giang Tô và Đại học Curtin.
