박막 태양 전지의 혁신

효율성의 현저한 개선

비정질 박막 태양 전지 © CC-by-sa 3.0
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과학자들은보다 효율적인 박막 태양 전지를 찾기 위해 중요한 혁신을 이루었습니다. 소위 인듐-갈륨 퍼즐의 컴퓨터 시뮬레이션은 고르지 않은 원자 분포가 낮은 효율의 원인임을 보여줍니다. 세포가 더 높은 온도에서 생산되는 경우, "물리적 검토 서한"저널의 연구에 따르면 효율은 최대 30 %까지 증가 될 수 있습니다.

박막 태양 전지는 태양 전지 시장에서 꾸준히 성장하고있다. 두께가 수 마이크로 미터에 불과하므로 재료 및 제조 비용이 절감됩니다. CIGS 박막 태양 전지는 현재 약 20 %의 최고 수준의 효율을 달성하며, 여기에서 햇빛은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄 및 황의 얇은 층을 통해 흡수됩니다. 이론적으로 가능한 효율에 도달하는 것은 멀다.

시뮬레이션 균열 효율 퍼즐

comCIGS 프로젝트의 일환으로 여러 독일 대학이 CIGS 박막 태양 전지를 더욱 최적화하는 방법을 모색하기 위해 회사와 협력하고 있습니다. Claudia Felser 교수의 지시에 따라 Mainz 대학 과학자들의 주요 초점은 설명 할 수없는 인듐-갈륨 퍼즐입니다. 70:30의 정확히 반비입니다.

이유를 명확히하기 위해 연구원들은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 정확한 공식이 Cu (In, Ga) (Se, S) 2 인 CIGS 재료의 특성을 조사했습니다. 그 중에서도 밀도 함수 계산과 Monte Carlo 시뮬레이션의 조합 인 하이브리드 방법을 사용하여 새로운 계산을 수행했습니다. "밀도-기능 계산 양자는 로컬 구조의 에너지를 기계적으로 계산합니다. 그 결과는 Monte Carlo 시뮬레이션을 사용하여 길이가 큰 규모에 대한 온도 영향을 결정하는 데 사용됩니다.

원자가 고르게 분포되지 않음

시뮬레이션을 사용하여 연구원들은 CIGS 물질에 인듐과 갈륨 원자가 균일하게 분포되어 있지 않다는 것을 발견했습니다. 대신, 상온 바로 아래에서 인듐과 갈륨이 완전히 분리되는 단계가 있습니다. 디 믹싱 온도 위에서, 상이한 크기의 인듐 또는 갈륨 원자의 클러스터가 형성된다. 온도가 높을수록 재료의 균일 성이 높아집니다. 또한, 갈륨이 풍부한 CIGS는 항상 인듐이 풍부한 CIGS와 동종이 아닙니다. 비균질성이 높을수록 갈륨이 풍부한 물질의 광전자 특성이 열화되어 현재까지 풍부하지 않은 CIGS 세포의 잘 알려지지 않은 열악한 효율에 기여합니다. 디스플레이

생산을위한 개선 사항

계산은 또한 CIGS 태양 전지의 생산에 대한 구체적인 표시를 제공합니다. 더 높은 온도에서 생산 공정이 이루어지면 재료가 훨씬 균일 해집니다. 그런 다음 충분히 빠르게 냉각되면 원하는 균질성이 유지됩니다. 실제로, 공정 온도는 항상 유리의 제한된 내열성에 의해 제한되어 왔으며, 이는 태양 전지의 기판으로서 기능한다.

이와 관련하여 최근 결정적인 돌파구가 달성되었습니다. Schott AG는 공정 온도를 600 ℃ 이상으로 높이는 특수 유리를 개발했습니다. 결과는 훨씬 더 균일 한 세포입니다. 따라서 전지에 대한 새로운 효율 기록이 도달 할 수있다. 그러나 comCIGS 프로젝트는 이미 앞서 생각하고 있습니다. Gruhn은“현재 효율성 측면에서 시장에서 판매 할 수있는 전지보다 우수한 대형 태양 전지에 대한 연구가 진행되고있다. "기회가 좋다."

(University Mainz, 20.07.2010-NPO)