Badacze z Uniwersytety Rajshahi w Bangladeszu opublikowali w czasopiśmie Results in Materials wyniki modelowania najnowszej generacji cienkowarstwowych ogniw słonecznych opartych na absorberze z selenku cyny. Okazuje się, że naukowcy odnaleźli niszę, którą się jeszcze nikt nie zajmował.
Czytaj też: Ten kraj jako pierwszy wypuści ogniwa perowskitowe na rynek
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne są osobną generacją urządzeń fotowoltaicznych, które cechują się przede wszystkim prostotą wytwarzania, elastycznością i niższymi cenami produkcji. Nie znalazły one jeszcze powszechnego zastosowania z uwagi na dość ograniczoną wydajność. Według wskaźnika Shockleya-Queissera ogniwa oparte na selenku cyny mogą osiągnąć maksymalnie 32 proc.
Nowy kraj w boju o kolejne fotowoltaiczne laury. Naukowcy z Bangladeszu zaprojektowali ciekawe ogniwo
Uczonym z Bangladeszu udało się zaprojektować nową strukturę ogniwa, które teoretycznie może przebić tę granicę. Celem modelowania wykorzystali oprogramowanie do pomiaru pojemności ogniw słonecznych SCAPS-1D, które zostało opracowane przez belgijskich naukowców i służyć do symulacji na cienkowarstwowych ogniwach słonecznych.
Czytaj też: Ta fotowoltaiczna inwestycja jest dumą całego kraju. Polska może tylko obejść się smakiem
Zaprojektowana jednostka uzyskała następującą strukturę. Podłoże zostało wykonane z tlenku indu i cyny (ITO), następnie „osadzono” warstwę z siarczku kadmu, a na niej umieszczono absorber z selenku cyny z pasmem wzbronionym 1,20 eV, na nim pojawiła się jeszcze warstwa z miedzi, indu i selenu (CIS) z pasmem wzbronionym rzędu 1,12 eV. To jeszcze nie koniec, ponieważ na całości zaprojektowano jeszcze warstwę BSF z diselenku wolframu i niklową powierzchnię styku.
Jak widzimy, ogniwo składa się z istnej tablicy Mendelejewa. Okazuje się jednak, że dokładnie taka struktura gwarantuje wysoką generację prądu elektrycznego. W procesie modelowania dla porównania wykorzystano dane dotyczące jednozłączowego urządzenia o wydajności 26,12 proc. i opartego jedynie na selenku cyny i siarczku kadmu.
Dodając tylko warstwę BSF z diselenku wolframu podniesiono wydajność ogniwa aż do 33,88 proc., a wzbogacając strukturę o CIS – imponujące 36,45 proc. Gęstość prądu wzrasta do 42,54 mA/cm2, napięcie w obwodzie otwartym wynosi 1,010 V, a współczynnik wypełnienia 85,01 proc.
Czytaj też: Panele słoneczne z cylindrem pełnym piasku? Na taki pomysł mogli wpaść tylko w jednym kraju
Niestety, na razie mówimy tylko o hipotetycznym modelu, które prezentuje tak dobre parametry pracy. Przed naukowcami zadanie skonstruowanie laboratoryjnego prototypu, który być może osiągnie wymienione wyżej wartości. Niemniej to dopiero początek pracy nad nową generacją cienkowarstwowych ogniw słonecznych na bazie selenku cyny. Miejmy nadzieję, że uczeni z Bangladeszu jeszcze niejednokrotnie zaskoczą nas swoimi działania, a kolejny raz usłyszmy o ich dokonaniach w kontekście rzeczywistych, a nie modelowanych, ogniw.
