Forskere demonstrerer, hvordan man kan forbedre ultratynde CIGSe-solceller ved hjælp af nanopartikler

Forskere fra Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) og Johannes Kepler University Linz har udviklet en simpel co-evaporation metode til at syntetisere kobber indium gallium diselenide (CIGSe) nanopartikler. Nanopartiklerne samles selv til en tynd film, mens de danner selenid-nanokrystaller. Når den kombineres med et cadmiumsulfid (CdS) bufferlag, giver den CIGSe nanopartikelbaserede solcelle en forbedret effektkonverteringseffektivitet på omkring 12,6 %, en absolut stigning på 2,5 % sammenlignet med en referenceenhed uden nanopartikler.

Ultratynde CIGSe-solceller lover lavt materialeforbrug og omkostningseffektiv produktion, men celleeffektiviteten lider under den utilstrækkelige absorption af lys i det nær-infrarøde (NIR) område på grund af den reducerede tykkelse af det lysabsorberende CIGSe-lag. For at overvinde dette problem har forskere fra HZB og Johannes Kepler University Linz introduceret en ny strategi til at syntetisere CIGSe nanopartikler.

Nanopartiklerne samles selv til en tynd film under co-evaporationsprocessen. På grund af nanopartiklernes høje overfladefrie energi kan selenidatomer fra CdS-bufferlaget let migrere ind i CIGSe-filmen og danne selenid-nanokrystaller med kontrolleret størrelse og rumlig fordeling. Dannelsen af ​​selenid nanokrystaller kan udvide lysabsorptionskanten til NIR-regionen og forbedre konverteringen af ​​NIR-lys.

Den optimerede CIGSe nanopartikel-baserede solcelle udviser en effektivitet på 12,6%, hvilket repræsenterer en betydelig forbedring sammenlignet med en referencecelle uden nanopartikler. Denne undersøgelse demonstrerer en enkel og skalerbar tilgang til at fremstille højtydende ultratynde CIGSe-solceller. Tilgangen kunne også udvides til andre tyndfilmssolceller, såsom CdTe og CZTSSe.