Termikus együttpárologtatású mikro-kalkogenid napelemes technológia

A szingapúri tudósok áttekintették a kalkogenid napelemek és -modulok előállításához használt összes hőpárologtatási technikát, és megállapították, hogy az új módszer korlátai ellenére magasabb hozamot és termékhatékonyságot ér el.

A szingapúri Nanyang Műszaki Egyetem Energiakutató Intézetének tudósai azt vizsgálták, hogyan lehet felhasználni a termikus párologtatást (TE), a mikroelektronikai és a fotovoltaikus iparban általánosan használt jól bevált technológiát szerves fénykibocsátó diódák (OLED), fém érintkezők és bevonatok különféle anyagokra, mikrokalcit napelem modulok készítéséhez.

"Elemeztük a párolgáson alapuló technikák használatát a kalkogenid vékonyrétegek előállítására" - mondta Annalisa Bruno kutató a Photovoltaicsnak. "Ezek a viszonylag egyszerű egyforrásos lerakódástól és a többforrású társpárologtatásig terjedtek a bonyolultabb, többlépcsős párologtatásig és termikus bepárlás, gázreakciók és oldatkezelés keveréke."

Azt mondja, hogy a kombinált megközelítés mindkét módszer erősségeit kihasználhatja, de vannak korlátai is, mint például a nagyobb bonyolultság és az oldószerek használatának szükségessége.

Bruno elmondta: "Úgy gondoljuk, hogy a termikus bepárlás az ideális módszer a kalkogenidrétegek gyors lerakódására, mivel könnyen méretezhető, nem tartalmaz káros oldószereket, és jól integrálták a meglévő fotonikai és mikroelektronikai gyártósorokba."

A társpárolgás egyik fő problémája az, hogy alaposan optimalizálni kell a kalkogenidek komplex sztöchiometriával történő lerakódásának paramétereit, különösen akkor, ha kettőnél vagy háromnál több prekurzort párologtatnak el egyszerre, mondták a kutatók. Azt is megjegyezték, hogy a hosszú lerakódási idő akadályt jelenthet a kereskedelmi termelésben – ezt a problémát a legtöbb tanulmány figyelmen kívül hagyja.

Ezután egy sor technikát javasoltak kalkogenid napelemek és miniszerelvények gyártására, amelyek magukban foglalják az egylépéses termikus elpárologtatást, a többlépcsős hőpárologtatást és a többlépcsős hibrid leválasztást.

A csapat azt mondta: "Kívánatos, hogy ne csak párologtatott kalkogenid filmeket, hanem teljesen elpárologtatott modulokat is gyártsanak ugyanazon gyártósoron."

A technika előnyei közé tartozik a magas fokú folyamatszabályozás, a filmvastagság pontos szabályozása, a többrétegű fólia egymás utáni rögzítésének egyszerűsége és a feldolgozhatóság alacsony hordozóhőmérsékleten. A kutatók azt állítják, hogy a módszerek lehetővé teszik a prekurzorok jobb tisztítását a filmképzés során, kiváló térbeli homogenitást az eszközök tételeiben, jó megismételhetőséget és magas hozamokat több gyártási kör során.

Azt mondják: "Az egész folyamat automatikusan vezérelhető, és önmagában vonzó a nagyléptékű, nagy volumenű gyártás szempontjából." Ezeket a gyártási technikákat a közelmúltban, „A kalcium-titanit napelemek és mikroelemek termikus párolgása és hibrid lerakódása” című, Joule-ban megjelent publikációjukban ismertetik.

Bruno azt mondja: "Úgy gondoljuk, hogy a jövőbeli kutatásoknak ezen a területen az új, optimális eszközközi rétegekre kell összpontosítaniuk az aktív anyag minőségének és átlátszóságának javítása, a hibák vákuumtechnológiával történő passziválása és a működési stabilitás javítása érdekében, hogy maximalizálják a termikusan elpárolgott kalcium-titanit napelemek teljes potenciálját. eszközök."