Технология термического совместного испарения микрохалькогенидных солнечных панелей

Сингапурские ученые рассмотрели все методы термического испарения, используемые для производства халькогенидных солнечных элементов и модулей, и обнаружили, что новый метод обеспечивает более высокие выходы и эффективность продукта, несмотря на его ограничения.

Ученые из Института энергетических исследований Наньянского технологического университета в Сингапуре исследовали, как использовать термическое испарение (ТЭ), хорошо зарекомендовавшую себя технологию, обычно используемую в микроэлектронике и фотоэлектрической промышленности для производства органических светоизлучающих диодов (OLED), металлических контактов и покрытия на различных материалах для изготовления микрокальцитовых солнечных модулей.

«Мы проанализировали использование нескольких методов на основе испарения для изготовления тонких халькогенидных пленок, — рассказала исследователь Аннализа Бруно. сочетание использования термического испарения с газовыми реакциями и обработкой раствора».

Она говорит, что комбинированный подход может использовать сильные стороны обоих методов, но также имеет некоторые ограничения, такие как большая сложность и необходимость использования растворителей.

Бруно сказал: «Мы считаем, что термическое испарение является идеальным методом для быстрого осаждения халькогенидных слоев, потому что он легко масштабируется, не содержит вредных растворителей и хорошо интегрирован в существующие производственные линии фотоники и микроэлектроники».

По словам исследователей, одной из основных проблем совместного испарения является необходимость значительной оптимизации параметров осаждения халькогенидов сложной стехиометрии, особенно когда одновременно испаряется более двух или трех прекурсоров. Они также отметили, что длительное время осаждения может представлять собой препятствие для коммерческого производства - проблема, которую большинство исследований, как правило, игнорируют.

Затем они предложили ряд методов изготовления халькогенидных солнечных элементов и мини-сборок, которые включают одноэтапное термическое испарение, многоэтапное термическое испарение и многоэтапное гибридное осаждение.

Команда заявила: «Желательно производить не только выпарные халькогенидные пленки, но и полностью выпаренные модули, используя одну и ту же производственную линию».

Преимущества метода включают высокую степень контроля процесса, точный контроль толщины пленки, простоту последовательного прикрепления нескольких слоев пленки и возможность обработки при низких температурах подложки. Исследователи утверждают, что эти методы также обеспечивают лучшую очистку предшественников во время формирования пленки, превосходную пространственную однородность в партиях устройств, хорошую воспроизводимость и высокую производительность во время нескольких циклов производства.

Они говорят: «Всем процессом можно управлять автоматически, и он сам по себе привлекателен с точки зрения крупномасштабного крупносерийного производства». Они описывают эти методы производства в своей недавней публикации «Тепловое испарение и гибридное осаждение солнечных элементов и микросборок из титанита кальция» в Джоуле.

Бруно говорит: «Мы считаем, что будущие исследования в этой области должны быть сосредоточены на новых оптимальных промежуточных слоях устройств, чтобы улучшить качество и прозрачность активного материала, пассивировать дефекты с помощью вакуумной технологии и улучшить стабильность работы, чтобы максимально использовать весь потенциал термически испаряемого титанита кальция. устройства».