Mikrochalkogenid-Solarpanel-Technologie mit thermischer Co-Verdampfung

Wissenschaftler aus Singapur haben alle thermischen Verdampfungstechniken zur Herstellung von Chalkogenid-Solarzellen und -Modulen überprüft und festgestellt, dass die neue Methode trotz ihrer Einschränkungen höhere Erträge und Produkteffizienzen erzielt.

Wissenschaftler des Energieforschungsinstituts der Nanyang Technological University in Singapur haben untersucht, wie die thermische Verdampfung (TE), eine etablierte Technologie, die häufig in der Mikroelektronik- und Photovoltaikindustrie eingesetzt wird, zur Herstellung organischer Leuchtdioden (OLEDs), Metallkontakte usw. genutzt werden kann Beschichtungen auf einer Vielzahl von Materialien zur Herstellung von Mikrocalcit-Solarmodulen.

„Wir haben den Einsatz mehrerer auf Verdampfung basierender Techniken zur Herstellung von Chalkogenid-Dünnfilmen analysiert“, sagte die Forscherin Annalisa Bruno gegenüber Photovoltaics. „Diese reichten von relativ einfacher Abscheidung aus einer einzigen Quelle und Co-Verdampfung aus mehreren Quellen bis hin zu komplexerer mehrstufiger Verdampfung.“ eine Mischung aus thermischer Verdampfung mit Gasreaktionen und Lösungsbehandlung.“

Sie sagt, dass der kombinierte Ansatz die Stärken beider Methoden nutzen kann, aber auch einige Einschränkungen aufweist, wie etwa eine größere Komplexität und die Notwendigkeit, Lösungsmittel zu verwenden.

Bruno sagte: „Wir glauben, dass die thermische Verdampfung die ideale Methode zur schnellen Abscheidung von Chalkogenidschichten ist, da sie leicht skalierbar ist, keine schädlichen Lösungsmittel enthält und sich gut in bestehende Produktionslinien für Photonik und Mikroelektronik integrieren lässt.“

Eines der Hauptprobleme bei der Co-Verdampfung sei die Notwendigkeit, die Parameter für die Abscheidung von Chalkogeniden mit komplexer Stöchiometrie umfassend zu optimieren, insbesondere wenn mehr als zwei oder drei Vorläufer gleichzeitig verdampft werden, sagten die Forscher. Sie stellten außerdem fest, dass lange Abscheidungszeiten ein Hindernis für die kommerzielle Produktion darstellen können – ein Problem, das in den meisten Studien häufig ignoriert wird.

Anschließend schlugen sie eine Reihe von Techniken zur Herstellung von Chalkogenid-Solarzellen und Minibaugruppen vor, darunter einstufige thermische Verdampfung, mehrstufige thermische Verdampfung und mehrstufige Hybridabscheidung.

Das Team sagte: „Es ist wünschenswert, nicht nur verdampfte Chalkogenidfilme, sondern auch vollständig verdampfte Module mit derselben Fertigungslinie herzustellen.“

Zu den Vorteilen der Technik gehören ein hohes Maß an Prozesskontrolle, eine präzise Kontrolle der Filmdicke, die einfache sequentielle Anbringung mehrerer Filmschichten und die Verarbeitbarkeit bei niedrigen Substrattemperaturen. Die Forscher behaupten, dass die Methoden auch eine bessere Reinigung der Vorläufer während der Filmbildung, eine hervorragende räumliche Homogenität in Gerätechargen, eine gute Wiederholbarkeit und hohe Ausbeuten während mehrerer Herstellungsrunden ermöglichen.

Sie sagen: „Der gesamte Prozess kann automatisch gesteuert werden und ist im Hinblick auf die Herstellung großer Mengen und großer Mengen an sich attraktiv.“ Sie beschreiben diese Produktionstechniken in ihrer aktuellen Veröffentlichung „Thermal evaporation and hybrid deposition of Calcium Titanite Solar Cells and Micro-Assemblies“ in Joule.

Bruno sagt: „Wir glauben, dass sich die zukünftige Forschung auf diesem Gebiet auf neue optimale Gerätezwischenschichten konzentrieren sollte, um die Qualität und Transparenz des aktiven Materials zu verbessern, Defekte durch Vakuumtechnologie zu passivieren und die Betriebsstabilität zu verbessern, um das volle Potenzial von thermisch verdampftem Kalziumtitanit-Solar zu maximieren.“ Geräte."