IBC構造で最大 19。7%の効率のCIGS太陽電池

- Jun 15, 2020-

出典:pv-magazine


TU Delft


の科学者デルフト工科大学オランダでは、インターデジタルバックコンタクト(IBC)を開発しました。銅インジウムガリウムセレン(CIGS)太陽電池サブミクロンの厚さは 673 nmです。

デルフトの研究者は、従来のフロント/バックコンタクト(FBC)太陽電池は、光電流密度の 10%の損失を引き起こす可能性のある最上層による寄生吸収による光学損失に苦しんでいると述べています。さらに、科学者たちは、「柔軟なCIGS太陽電池の場合、金属グリッドは追加の光学シェーディングを引き起こし、光学性能をさらに低下させます。」と述べました。

デルフトチームが設計したIBCセルは、オランダの研究所が提供する 11。9%効率のFBCデバイスと比較されましたSolliance Solar Researchデルフトのチームは特に吸収体の性能に焦点を合わせています。

デルフトのセルは、酸化アルミニウム(Al2O3)およびフッ化マグネシウム(MgF2)。 「Alの最適な厚さ2O3とMgF2この研究の場合、それぞれ 80 nmと 85 nmです」とDelftグループは述べています。 「アル2O3吸収体の前面の層は、[a]化学的および電気的パッシベーション層としても機能します。」

リフレクター

研究者たちは、光子の二次吸収の確率を上げるために、デバイスの背面に反射板を配置しました。

ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)をIBCセル上のnドープ透明導電性酸化物として使用した。その化合物は、ドーピング濃度が高く、吸収係数が低く、熱安定性が高く、自由キャリア吸収が低いと言われている。

Delftデバイスは、さまざまな幾何学的パラメーターと吸収体の材料特性によって行われた2つの太陽電池間のシミュレーションにより、 17%の効率を示しました。 「[a]欠陥密度の観点からのシミュレーションされた吸収体の品質は、最先端のCIGS吸収体材料よりも低いため、セルのパフォーマンスに対する欠陥密度の影響を調査しました」述べました。 「バルク欠陥密度を 5×10から減らすことで、13CM−3〜 1×1013CM−3、効率を 19。7%に改善できます。」

研究者らは、アルに負の固定電荷が存在すると述べた2O3層は、小さなギャップ幅の値で電気的パッシベーションと低再結合を保証しました。 「私たちは、最適なバンドギャップグレーディングと高い吸収体品質を持つIBC構造が、サブミクロンのCIGSレイヤーで高効率を達成するのにどのように役立つかを示しました」とDelftグループは述べました。

商業化

Delftチームは、デバイスを複製するために必要なコストのかかるパターン化ステップを受け入れる一方で、その技術の商業化へのハードルを証明する可能性があるが、デルフトチームは、彼らの設計は特に3および4端子タンデムソーラーデバイスに適していると述べた。

デルフトの太陽電池は、相互嵌合背面接触構造:高効率の超薄銅インジウムガリウム(ジ)セレン化物太陽電池への異なるアプローチ、 に発表されました太陽光発電の進歩.

4月のヘルムホルツツェントラムベルリン(HZB)の科学者は、24.16%効率CIGSとペロブスカイト技術を組み合わせたタンデムセル。そのマイルストーンはタンデムデバイスを超える効率23。35%スタンドアロン 1cm²CIGSセルの記録昨年1月にソーラーフロンティアが設置した。