Ein neues Verfahren steigert die Effizienz bifazialer CIGS-Dünnschichtsolarzellen International Photovoltaic Journal

21. Dezember 2022Gwenell-Depot

Von Zeitschrift für PV Frankreich

Forscher aus impa ein neues Niedertemperatur-Produktionsverfahren entwickelt, das bifaziale CIGS-Dünnschichtsolarzellen mit Wirkungsgraden von 19,8 % für Frontbeleuchtung und 10,9 % für Rückseitenbeleuchtung herstellt.

„Es ist sehr schwierig, eine gute Leistungsumwandlungseffizienz für Solarzellen mit transparenten leitfähigen Kontakten auf der Vorder- und Rückseite zu erreichen“, sagte Ayodhya Tiwari, Leiterin des Empa-Labors für Dünnschicht-Photovoltaik.

Hocheffiziente CIGS-Solarzellen werden im Allgemeinen durch einen Hochtemperaturabscheidungsprozess hergestellt. Bei Temperaturen über 550 °C findet eine chemische Reaktion statt, die zu einer Grenzschicht aus Galliumoxid führt, die den durch Sonnenlicht erzeugten Stromfluss blockiert. Dies verringert die Energieumwandlungseffizienz der Zelle.

Das Empa-Team hat einen neuen Niedertemperatur-Abscheidungsprozess entwickelt, der viel weniger Galliumoxid produziert und damit den Weg für eine höhere Zelleffizienz ebnet. Sie verwendeten eine Spurenmenge Silber, um den Schmelzpunkt der CIGS-Legierung zu senken und Adsorptionsschichten mit guten elektronischen Eigenschaften bei einer Abscheidungstemperatur von nur 350 °C zu erzielen. Sie analysierten die Mehrschichtstruktur mit hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und kein Galliumoxid an der Grenzfläche nachgewiesen.

Die Zelle erreichte Effizienzwerte von 19,8 % für die Frontbeleuchtung und 10,9 % für die Hintergrundbeleuchtung. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat laut Empa die Werte unter Verwendung der gleichen Zelle auf einem Glassubstrat unabhängig zertifiziert.

Dem Team gelang auch die Herstellung einer bifazialen CIGS-Solarzelle auf einem flexiblen Polymersubstrat. Die Wissenschaftler hoffen, dass dies angesichts der Leichtigkeit und Flexibilität des Materials das Spektrum möglicher Anwendungen für solche Zellen erweitern wird.

Die Forscher stellten auch eine bifaziale GICS-Perowskit-Tandemzelle her. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse inSteigerung der Effizienz bifazialer Cu(In,Ga)Se2-Dünnschichtsolarzellen für flexible und Tandemanwendungen mit silberunterstütztem Niedertemperaturprozessdie kürzlich in erschienen ist Energie der Natur.

„Die bifaziale CIGS-Technologie hat das Potenzial, Stromumwandlungswirkungsgrade von mehr als 33 % zu erzielen, was neue Möglichkeiten für Dünnschicht-Solarzellen der Zukunft eröffnet“, sagte Tiwari.

Er versucht nun, Kooperationsbeziehungen mit Schlüssellabors und Unternehmen in ganz Europa aufzubauen, um die Technologieentwicklung und ihre industrielle Produktion in größerem Maßstab zu beschleunigen.