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."