Le celle solari al selenio costruite con la tecnica della ricottura laser raggiungono un fattore di riempimento record del 63,7%

Share

Un gruppo di scienziati della Technical University of Denmark ha fabbricato una cella solare a base di selenio sostituendo la ricottura termica con una nuova strategia di ricottura laser.

“Nel nostro lavoro abbiamo studiato il potenziale di questa strategia di ricottura laser specificamente per le celle solari a film sottile al selenio e abbiamo ottenuto un nuovo fattore di riempimento da record mondiale, un nuovo fattore di idealità da record mondiale e prestazioni del dispositivo all’avanguardia”, ha dichiarato l’autore principale della ricerca, Rasmus Nielsen, a pv magazine. “Inoltre, la strategia di ricottura laser (laser-annealing) ci permette di controllare la morfologia del fotoassorbitore in misura incredibile”.

La strategia di ricottura laser proposta consiste nell’illuminare l’assorbitore di selenio attraverso un substrato semitrasparente, che secondo i ricercatori produce una rugosità superficiale trascurabile e grani più grandi. “La tecnica di cristallizzazione è particolarmente interessante, perché consente di cristallizzare l’assorbitore di selenio senza riscaldare il substrato”, ha spiegato Nielsen.

Il gruppo ha costruito la cella con un substrato di vetro in calce sodata, uno strato di ossido di stagno (FTO), uno strato di trasporto di elettroni in ossido di titanio (TiO2), un assorbitore di selenio, uno strato di ossido di molibdeno (MoOx) e un contatto metallico in oro (Au). Il film sottile di TiO2 è stato formato mediante sputtering di Ti metallico in un’atmosfera reattiva con una temperatura elevata del substrato di 400° C. La cella è stata poi “ricotta” a 500° C per 1 ora sotto vuoto spinto.

“Il laser-annealing del film sottile di selenio amorfo è stato eseguito attraverso il substrato”, spiegano gli studiosi. “Utilizzando questa strategia di laser-annealing ‘su substrato’, l’energia ottica viene assorbita prevalentemente in prossimità della giunzione di separazione dei carrier invece che sulla superficie aperta, da dove il selenio può rievaporare”.

Testata in condizioni di illuminazione standard, la cella ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza del 5,0% e un fattore di riempimento record del 63,7%. Il dispositivo ha inoltre raggiunto un valore record del fattore di idealità, pari a n = 1,37. Il fattore di idealità indica il grado di somiglianza di una cella solare con le caratteristiche di un diodo ideale.

“Vale la pena notare che questo valore del fattore di riempimento è il più alto riportato tra le celle solari al selenio e che i fattori di riempimento dei campioni ricotti al laser superano in modo riproducibile quelli dei campioni di controllo ricotti termicamente, indipendentemente dalla gamma di dosi laser analizzate”, hanno detto gli scienziati. “Il miglioramento del fattore di riempimento potrebbe essere attribuito ai grani di cristallo allineati in modo più ottimale e alla morfologia piatta della superficie”.

La cella solare è descritta nell’articolo “Laser-Annealing and Solid-Phase Epitaxy of Selenium Thin-Film Solar Cells“, pubblicato su ACS Publications.

Lo stesso gruppo di ricerca ha presentato a dicembre una cella solare al selenio di 0,30 cm2 con una tensione a circuito aperto record del mondo di 0,99 V.

I presenti contenuti sono tutelati da diritti d’autore e non possono essere riutilizzati. Se desideri collaborare con noi e riutilizzare alcuni dei nostri contenuti, contatta: editors@nullpv-magazine.com.

Popular content

Sardegna, la moratoria per eolico e fotovoltaico è legge
02 Luglio 2024 Il Consiglio regionale della Sardegna ha approvato stamattina il disegno di legge n. 15/A, ovvero il provvedimento che decreta per 18 mesi lo stop all...