Semitransparente Solarzelle auf Basis von Silizium-Germanium-Quantentöpfen International Photovoltaic Journal

5. Januar 2023Emiliano Bellini

Forscher aus Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben eine semitransparente Solarzelle auf der Basis ultradünner amorpher hydrierter Vielfacher hergestellt Quantenbrunnen (MQWs) bestehen aus Silizium und Germanium (Si/Ge).

„Unsere neue halbtransparente Solarzellentechnologie kann viele Integrationsmöglichkeiten in so unterschiedliche Anwendungen wie Glasfassaden in Gebäuden und Fenstern, Schiebedächer in Fahrzeugen und Gewächshäuser für landwirtschaftliche Zellen bieten“, sagte Forscher Hosni Moedeb. Zeitschrift für Fotoelektrizität. „Kundenspezifische Designfunktionen können eine multifunktionale Verwendung ermöglichen Abgesehen von der Gewinnung von Sonnenenergie, wie ästhetisches Erscheinungsbild, visueller Komfort und Wärmemanagement.“

Quantentöpfe sind dünne Nanostrukturen, die in Zellschichten eingefügt werden, um die Bandlücke und andere Eigenschaften zu verändern. In der früheren Photovoltaikforschung wurden diese Nanostrukturen als einzelne Quantentöpfe (SQWs) verwendet, und die Neuheit dieser Forschung besteht darin, ihnen eine „vielfältige“ Konfiguration zu geben.

„Dies ermöglicht einen zusätzlichen Freiheitsgrad sowohl für das optische Design als auch für das Bandgap-Engineering“, sagten die Wissenschaftler und stellten fest, dass MQWs Vorteile sowohl für die photovoltaische Leistung als auch für die Transparenz bieten.

Sie bauten mehrere Solarzellen entweder unter Verwendung von MQWs oder SQWs und verglichen ihre Leistung unter Standardlichtbedingungen, um das Ausmaß der Vorteile zu beurteilen, die erstere bieten. Sie schieden die Vorder- und Rückelektroden mittels DC-Magnetron-Sputtertechnik ab und stellten die Halbleiter-Funktionsschichten durch das plasmaunterstützte Niedertemperatur-Chemical-Vapour-Deposition-Verfahren (PECVD) bei 13,56 MHz her. Außerdem fixierten sie die Zellen 30 Minuten lang bei 100 °C.

Die Wissenschaftler sagten, dass die mit sechs 2,5-nm-MWs gebaute Zelle in Bezug auf Leerlaufspannung und Füllfaktor besser abschnitt als ein Gerät, das auf einem einzelnen 20-nm-SQW basiert. Die Hero-Zelle erreichte eine Leistungsumwandlungseffizienz von 3,4 % und einen durchschnittlichen visuellen Übertragungsgrad von etwa 33 %.

„Die entsprechende Lichtnutzungseffizienz übersteigt 1,1 %, was als eine der höchsten unter den anorganischen halbtransparenten Solarzellentechnologien angesehen werden kann“, erklärten sie.

Die Forschungsgruppe beschrieb die Zelltechnologie in „Eine neue halbtransparente Solarzelle basierend auf ultradünnen Si/Ge-Quantentöpfendie kürzlich in erschienen ist Fortschritte bei Photovoltaikzellen. Sie ist offline In dem Bemühen, eine technische, wirtschaftliche und ökologische Bewertung der Anwendung neuer halbtransparenter Solarzellentechnologie in integrierten Photovoltaikgebäuden zu erstellen. Weitere nichttechnische Betrachtungen und detaillierte Kostenschätzungen werden in Zukunft erwartet.

„Unser vorgeschlagenes Konzept für ultradünne Photovoltaikmodule kann vielversprechende technologische Vorteile in Bezug auf geringen Materialverbrauch, schnelle Herstellung und Kostensenkung bieten“, erklärte Meddeb. „zusammen mit kostengünstiger und industriekonformer Herstellungsprozess, Die großmaßstäbliche Modellierung ähnelt ausgereiften Dünnschicht-Photovoltaik-Technologien. Dies würde es einfacher machen Technologietransfer in Richtung Industrialisierung und Vermarktungsebene. „