Тонкопленочный солнечный элемент из аморфного кремния

Тонкопленочный солнечный элемент из аморфного кремния

Аморфный кремниевый тонкопленочный солнечный элемент — это тип солнечных элементов с наилучшими экологическими характеристиками, который изготавливается с использованием аморфного кремниевого полупроводникового материала на подложках из стекла, специальных пластмасс, керамики, нержавеющей стали и т. д. В 1976 году Карлсон и другие сотрудники лаборатории RCA в США разработали аморфный кремний и сообщили о создании первого аморфного кремниевого тонкопленочного солнечного элемента, который привлек внимание всего мира. Причина широкого распространения аморфных кремниевых тонкопленочных солнечных элементов заключается в их следующих преимуществах: малый вес, высокий коэффициент поглощения света, высокое напряжение холостого хода, хорошая радиационная стойкость, высокая термостойкость, простой процесс изготовления и оборудование, а также низкое энергопотребление. Они могут быть нанесены на любую подложку при низкой температуре осаждения и за короткое время, что делает их пригодными для массового производства.

Хотя аморфный кремний является хорошим материалом для батарей, он все же имеет некоторые недостатки: (1) ширина запрещенной оптической полосы составляет 1,7 эВ, что делает сам материал нечувствительным к длинноволновой области спектра солнечного излучения, тем самым ограничивая его эффективность фотоэлектрического преобразования. (2) Эффективность фотоэлектрического преобразования снижается с увеличением времени облучения, так называемый эффект светоиндуцированной деградации (SW), что делает работу батареи очень нестабильной. В последние годы отечественные и зарубежные исследования в этой области в основном направлены на повышение эффективности фотоэлектрического преобразования и светоиндуцированной стабильности, и были получены некоторые улучшенные методы: использование многослойных соединений с различными ширинами запрещенной зоны; уменьшение поверхностного отражения света; использование более тонких i-слоев. Благодаря этим усилиям коэффициент светоиндуцированного затухания тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния был снижен с 30% до 15%, а эффективность фотоэлектрического преобразования также была в определенной степени улучшена. К методам получения тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния относятся обратное магнетронное распыление, химическое осаждение из газовой фазы при низком давлении (LPCVD), химическое осаждение из газовой фазы с плазменным усилением (PECVD) и химическое осаждение из газовой фазы с использованием горячей нити (HWCVD).

Вильяр.Ф. из Университета Барселоны, Испания, использовал метод HWCVD для получения тонкопленочного фотоэлектрического элемента из аморфного кремния с эффективностью преобразования 4,6% при температуре ниже 150 °C. Японская компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI) произвела крупнейший в мире высокоэффективный тонкопленочный солнечный элемент из аморфного кремния площадью 1,4 м × 1,1 м с эффективностью преобразования 8%. В настоящее время эффективность фотоэлектрического преобразования стабильных однопереходных тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния достигает 9,5%. Исследования в моей стране в области тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния достигли кульминации в середине 1980-х годов, и были достигнуты некоторые результаты: разработана лабораторная эффективность преобразования однопереходных тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния площадью 1 см × 1 см и 30 см × 30 см, достигшая 11,4% и 6,2% соответственно. В 2000 году исследования тонкопленочных солнечных элементов на основе кремния, с акцентом на двухпереходные тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния, были включены в национальную ключевую программу фундаментальных исследований и разработок «973».

Ввиду хороших перспектив развития тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния, в нашей стране будет построена крупнейшая в стране база по производству тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния в городе Чунчжоу, провинция Сычуань. После завершения строительства ожидается, что годовая производственная мощность достигнет 30 МВт. Если удастся решить проблемы низкой стабильности и низкой эффективности преобразования тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния, они займут все более важное место в будущей фотоэлектрической отрасли.

Технология ультразвукового распыления Cheersonic обеспечивает высокоэффективное и однородное осаждение тонких пленок для фотоэлектрических устройств следующего поколения. По мере перехода от лабораторного масштаба к коммерческим модулям тонкопленочных солнечных элементов производителям необходимы масштабируемые, воспроизводимые и экономически эффективные методы нанесения покрытий. Ультразвуковое распыление обеспечивает этот переход, позволяя наносить точные влажные пленки на большие площади подложки без медленных вакуумных циклов распыления или химического осаждения из газовой фазы.

Ультразвуковое напыление — это проверенная платформа для нанесения многослойных покрытий в тонкопленочные солнечные элементы, включая прозрачные проводящие оксидные слои, буферные/органические слои, антиотражающие покрытия и, особенно, критически важный перовскитный слой в перовскитных и тандемных устройствах.

О компании Cheersonic

Компания Cheersonic является ведущим разработчиком и производителем ультразвуковых систем нанесения покрытий для точного нанесения тонких пленочных покрытий с целью защиты, упрочнения или выравнивания поверхностей деталей и компонентов для рынков микроэлектроники/электроники, альтернативной энергетики, медицины и промышленности, включая специализированные применения стекла в строительстве и автомобилестроении.

Наши решения для нанесения покрытий экологичны, эффективны и высоконадежны, позволяют значительно сократить избыточное распыление, сэкономить сырье, воду и энергию, а также улучшить повторяемость процесса, повысить эффективность переноса, обеспечить высокую однородность и снизить выбросы.

Китайский сайт: Cheersonic предоставляет профессиональные решения в области нанесения покрытий.