Uma estratégia acessível e escalável para fabricar células solares eficientes de heterojunção de silício
Recurso de 31 de agosto de 2023
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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore
A heterojunção de silício (SHJ), células solares baseadas em uma heterojunção entre semicondutores com diferentes band gaps, estão entre as tecnologias fotovoltaicas mais promissoras. Até agora, estas células exibiram notáveis eficiências de conversão de energia e boas estabilidades operacionais.
Apesar do seu grande potencial e vantagens notáveis, as células solares SHJ são normalmente baseadas em materiais raros e caros, o que limita a sua implantação generalizada. Além disso, o seu fabrico é muitas vezes incompatível com os processos de fabrico existentes, complicando ainda mais a sua produção em grande escala.
Uma equipe de pesquisadores da Suzhou Maxwell Technologies Co., da Universidade Nankai e de outros institutos na China introduziu recentemente uma nova estratégia de design e fabricação que poderia reduzir os custos da tecnologia solar SHJ, sem reduzir drasticamente sua eficiência. Em artigo publicado na Nature Energy, a equipe apresentou resultados altamente promissores alcançados por células solares produzidas usando a estratégia proposta.
“O fornecimento limitado de índio raro e o alto custo da pasta de prata estão entre os problemas mais importantes que as células solares SHJ enfrentarão”, escreveram Cao Yu, Qiaojiao Zou e seus colegas em seu artigo. "Para superar o obstáculo dos eletrodos transparentes à base de índio para células solares SHJ eficientes, preparamos com sucesso materiais de eletrodo de óxido de estanho não dopado (SnOx) baratos e produzíveis em massa por pulverização catódica à temperatura ambiente."
Yu, Zhou e seus colegas conseguiram fabricar novos eletrodos transparentes (ou seja, componentes essenciais das células solares SHJ) baseados em SnOx não dopado, usando uma técnica de deposição altamente escalável que é compatível com os processos de produção existentes. Nos testes iniciais, verificou-se que estes materiais apresentavam propriedades altamente vantajosas, o que se traduziu num excelente desempenho das células solares da equipa.
"Aproveitando seu defeito natural de vacância de oxigênio, a mobilidade do transportador e a resistividade dos materiais preparados atingiram 22 cm2 V-1 s-1 e 2,38 × 10-3 Ω cm, respectivamente", escreveram Yu, Zou e seus colegas em seu artigo.
"A célula solar SHJ com um eletrodo frontal transparente SnOx não dopado demonstrou uma eficiência de 24,91%. Além disso, os filmes SnOx têm excelente estabilidade química e podem resistir à corrosão por soluções ácidas e alcalinas durante processos de galvanoplastia. Finalmente, as células solares SHJ com eletrodo de cobre revestido e eletrodos transparentes de dupla face à base de índio divididos pela metade foram preparados e uma eficiência certificada de 25,94% (área total de 274,4 cm2) foi alcançada."