Анализ структуры указал путь повышения КПД солнечных батарей

Наиболее реальной альтернативой кремниевым солнечным батареям сегодня являются тонкоплёночные элементы CIGS (copper-indium-gallium-selenide). Эффективность преобразования ими солнечного излучения недавно превысила 20%. Эта характеристика в значительной мере зависит от буферного слоя в конструкции CIGS, но его точная структура и характер воздействия на кпд преобразования до последнего времени были неясны из-за крайней сложности структурного анализа сверхтонких плёнок.

Профессор Масанобу Идзаки (Masanobu Izaki) и его коллеги из Технологического университета Тойохаши в сотрудничестве с учёными Национального института продвинутых промышленных наук и технологий смогли проанализировать структуру буферного слоя на цинковой основе методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, использовав для этого SPring8, крупнейшую в мире установку синхротронного излучения третьего поколения, расположенную в префектуре Хього (Япония).

Полученные результаты были представлены в онлайновом издании Progress in Photovoltaics.

Учёными было обнаружено, что буферный слой неоднороден, он в свою очередь состоит из двух слоёв: верхнего Zn(OH)2 и нижнего Zn(S,O). В статье также описывается методика удаления верхнего слоя Zn(OH)2: быстрое погружение 120-нанометровой пленки в аммиак. Эта простая, но действенная процедура приводит к росту эффективности преобразования в два раза, с 6,8 до 13,7%.

Новая работа раскрыла значение структуры и состава буферного слоя и стала важным вкладом в разработку следующего поколения элементов CIGS, которые, благодаря сниженной в условиях массового производства себестоимости, смогли бы стать главным игроком на рынке солнечных батарей.