Lapisan nano transparan membuka jalan bagi produksi sel surya silikon dengan efisiensi lebih dari 26%
Green Tech

Lapisan nano transparan membuka jalan bagi produksi sel surya silikon dengan efisiensi lebih dari 26%


Prototipe sel surya dalam ukuran laboratorium (TPC – Transparent Passivating Contact). Empat sel surya, masing-masing berukuran empat sentimeter persegi, dapat dilihat pada wafer silikon, yang masing-masing disentuh dan dibingkai dengan kontak perak yang dicetak di layar. Kredit: Forschungszentrum Jülich

Tidak ada cara yang lebih murah untuk menghasilkan listrik hari ini selain dengan matahari. Pembangkit listrik saat ini sedang dibangun di lokasi yang cerah yang akan memasok listrik tenaga surya dengan harga kurang dari 2 sen per kilowatt hour. Sel surya yang tersedia di pasaran berbasis silikon kristal memungkinkannya dengan efisiensi hingga 23 persen. Karena itu mereka menguasai pangsa pasar global sekitar 95 persen. Dengan efisiensi yang lebih tinggi, lebih dari 26 persen, biaya dapat turun lebih jauh. Sebuah kelompok kerja internasional yang dipimpin oleh peneliti fotovoltaik dari Forschungszentrum Jülich sekarang berencana untuk mencapai tujuan ini dengan bahan transparan berstruktur nano untuk bagian depan sel surya dan desain yang canggih. Para ilmuwan melaporkan keberhasilan penelitian mereka selama bertahun-tahun di jurnal ilmiah terkenal Energi Alam.

Sel surya silikon terus ditingkatkan selama beberapa dekade terakhir dan telah mencapai tingkat perkembangan yang sangat tinggi. Namun, efek mengganggu dari rekombinasi masih terjadi setelah penyerapan sinar matahari dan pembangkitan fotovoltaik pembawa muatan listrik. Dalam proses ini, pembawa muatan negatif dan positif yang telah dihasilkan bergabung dan membatalkan satu sama lain sebelum dapat digunakan untuk aliran listrik tenaga surya. Efek ini dapat diimbangi dengan bahan khusus yang memiliki properti khusus — pasif.

“Lapisan berstruktur nano kami menawarkan passivasi yang diinginkan secara tepat,” kata Malte Köhler, mantan Ph.D. mahasiswa dan penulis pertama dari Jülich Institute for Energy and Climate Research (IEK-5), yang telah menerima gelar doktornya. Selain itu, lapisan ultra-tipisnya transparan — sehingga kejadian cahaya hampir tidak berkurang — dan menunjukkan konduktivitas listrik yang tinggi.

“Sejauh ini tidak ada pendekatan lain yang menggabungkan ketiga sifat ini — pasif, transparansi, konduktivitas — serta desain baru kami,” kata Dr. Kaining Ding, kepala kelompok kerja Jülich. Prototipe pertama sel surya Jülich TPC mencapai efisiensi tinggi 23,99 persen (+ – 0,29 persen) di laboratorium. Nilai ini juga dikonfirmasi oleh laboratorium CalTeC independen dari Institute for Solar Energy Research in Hamelin (ISFH). Ini berarti bahwa sel surya Jülich TPC masih menempati peringkat sedikit di bawah sel silikon kristal terbaik yang dibuat di laboratorium hingga saat ini. Tetapi simulasi yang dilakukan secara paralel telah menunjukkan bahwa efisiensi lebih dari 26 persen dimungkinkan dengan teknologi TPC.

Lapisan nano transparan untuk lebih banyak tenaga surya

Urutan lapisan sel surya baru dengan lapisan frontal transparan (TPC, Transparent Passivating Contact) pada wafer dengan struktur piramida acak. Area abu-abu sesuai dengan wafer silikon kristal n-doped, lapisan biru muda adalah silikon dioksida yang ditanam secara kimiawi basah, lapisan merah sesuai dengan silikon karbida pasif, diikuti oleh silikon karbida konduksi dalam warna oranye. Hijau, lapisan terakhir sesuai dengan indium tin oxide (ITO). Kredit: Forschungszentrum Jülich

“Selain itu, kami hanya menggunakan proses di bidang manufaktur yang dapat diintegrasikan secara relatif cepat ke dalam produksi seri,” Ding menekankan keunggulan dibandingkan pendekatan penelitian lainnya. Dengan strategi ini, para ilmuwan Jülich membuka jalan bagi perkembangan mereka dari laboratorium ke produksi sel surya industri skala besar tanpa terlalu banyak usaha.

Beberapa langkah proses diperlukan untuk menghasilkan lapisan sel surya TPC. Pada lapisan tipis silikon dioksida, para peneliti mengendapkan lapisan ganda silikon karbida berbentuk piramida nanokristal kecil — diterapkan pada dua temperatur berbeda. Akhirnya, lapisan transparan oksida timah indium mengikuti. Ding dan rekannya menggunakan proses kimia basah, deposisi uap kimia (CVD), dan proses sputtering.

Para peneliti Jülich dari IEK 5 dan dari Pusat Mikroskopi Elektron Jülich Ernst Ruska bekerja sama dengan beberapa institut di Belanda, Cina, Rusia dan Ekuador. “Kami berharap produsen sel surya menunjukkan minat yang besar pada teknologi kami,” kata Ding.


Propagasi cahaya di sel surya dibuat terlihat


Informasi lebih lanjut:
Kontak pasif yang sangat transparan berbasis silikon karbida untuk sel surya silikon kristal mendekati efisiensi 24%, Energi Alam (2021). DOI: 10.1038 / s41560-021-00806-9

Disediakan oleh Forschungszentrum Juelich

Kutipan: Lapisan nano transparan membuka jalan untuk produksi sel surya silikon dengan efisiensi lebih dari 26% (2021, 15 April) diambil pada 15 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-transparent-nanolayers-pave-production -silicon.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel