Thermische co-verdamping micro-chalcogenide zonnepaneeltechnologie

Singaporese wetenschappers hebben alle thermische verdampingstechnieken bekeken die worden gebruikt om chalcogenide-zonnecellen en -modules te produceren en ontdekten dat de nieuwe methode hogere opbrengsten en productefficiënties oplevert, ondanks de beperkingen.

Wetenschappers van het Energy Research Institute van de Nanyang Technological University in Singapore hebben onderzocht hoe thermische verdamping (TE), een beproefde technologie die veel wordt gebruikt in de micro-elektronica- en fotovoltaïsche industrie, kan worden gebruikt om organische lichtemitterende diodes (OLED's), metalen contacten en coatings op een verscheidenheid aan materialen, om zonnemodules van microcalciet te maken.

"We analyseerden het gebruik van verschillende op verdamping gebaseerde technieken om dunne films van chalcogenide te fabriceren," vertelde onderzoeker Annalisa Bruno aan Photovoltaics. een mix van het gebruik van thermische verdamping met gasreacties en oplossingsbehandeling."

Ze zegt dat de gecombineerde aanpak kan profiteren van de sterke punten van beide methoden, maar ook enkele beperkingen heeft, zoals een grotere complexiteit en de noodzaak om oplosmiddelen te gebruiken.

Bruno zei: "Wij geloven dat thermische verdamping de ideale methode is voor snelle afzetting van chalcogenidelagen omdat het gemakkelijk schaalbaar is, geen schadelijke oplosmiddelen bevat en goed is geïntegreerd in bestaande productielijnen voor fotonica en micro-elektronica."

Een van de grootste problemen met co-verdamping is de noodzaak om de parameters voor de afzetting van chalcogeniden uitgebreid te optimaliseren met complexe stoichiometrie, vooral wanneer meer dan twee of drie voorlopers tegelijkertijd worden verdampt, aldus de onderzoekers. Ze merkten ook op dat lange afzettingstijden een belemmering kunnen vormen voor commerciële productie - een probleem dat de meeste studies negeren.

Vervolgens stelden ze een reeks technieken voor voor het vervaardigen van chalcogenide-zonnecellen en mini-assemblages, waaronder thermische verdamping in één stap, thermische verdamping in meerdere stappen en hybride depositie in meerdere stappen.

Het team zei: "Het is wenselijk om niet alleen verdampte chalcogenidefilms te produceren, maar ook volledig verdampte modules met dezelfde productielijn."

Voordelen van de techniek zijn onder meer een hoge mate van procescontrole, nauwkeurige controle van de filmdikte, het gemak van het achtereenvolgens bevestigen van meerdere filmlagen en verwerkbaarheid bij lage substraattemperaturen. De onderzoekers beweren dat de methoden ook zorgen voor een betere zuivering van voorlopers tijdens filmvorming, uitstekende ruimtelijke homogeniteit in apparaatbatches, goede herhaalbaarheid en hoge opbrengsten tijdens meerdere productierondes.

Ze zeggen: "Het hele proces kan automatisch worden bestuurd en is intrinsiek aantrekkelijk in termen van grootschalige productie in grote hoeveelheden." Ze beschrijven deze productietechnieken in hun recente publicatie 'Thermal evaporation and hybrid deposition of calciumtitanite solar cells and micro-assemblies' in Joule.

Bruno zegt: "Wij zijn van mening dat toekomstig onderzoek op dit gebied zich moet richten op nieuwe optimale apparaat-tussenlagen om de kwaliteit en transparantie van het actieve materiaal te verbeteren, defecten te passiveren door middel van vacuümtechnologie en de operationele stabiliteit te verbeteren om het volledige potentieel van thermisch verdampte calciumtitaniet zonne-energie te maximaliseren. apparaten."