Des scientifiques fabriquent un nouveau composant électrique pour améliorer la stabilité des cellules solaires

Des scientifiques fabriquent un nouveau composant électrique pour améliorer la stabilité des cellules solaires

Résumé graphique. Crédit: Nanomatériaux appliqués par ACS (2022). DOI : 10.1021/acsanm.1c03355

À l’avenir, les sociétés décarbonées qui utilisent les appareils de l’Internet des objets (IoT) deviendront monnaie courante. Mais pour y parvenir, nous devons d’abord réaliser des sources d’énergie renouvelable hautement efficaces et stables. Les cellules solaires sont considérées comme une option prometteuse, mais leurs contacts électriques souffrent d’une relation de « compromis » entre la passivation de surface et la conductivité. Récemment, des chercheurs japonais ont développé un nouveau type de contact électrique capable de résoudre ce problème.

Le type le plus récent de cellule photovoltaïque commerciale (cellule solaire) utilise des couches empilées de silicium cristallin (c-Si) et une couche ultrafine d’oxyde de silicium (SiOX) pour former un contact électrique. Le SiOX est utilisé comme film “passivant” – une couche non réactive qui améliore les performances, la fiabilité et la stabilité de l’appareil. Mais cela ne signifie pas que le simple fait d’augmenter l’épaisseur de cette couche de passivation conduira à des cellules solaires améliorées. SiOX est un isolant électrique et il existe une relation de compromis entre la passivation et la conductivité du contact électrique dans les cellules solaires.

Dans une nouvelle étude publiée dans Nanomatériaux appliqués par ACSune équipe de recherche dirigée par le professeur adjoint Kazuhiro Gotoh et le professeur Noritaka Usami de l’Université de Nagoya a développé un nouveau SiOX couche qui permet simultanément une passivation élevée et une conductivité améliorée. Baptisé NAnocrystalling Transport path in Ultrathin dielectrics for REinforcing passivating contact (NATURE contact), le nouveau contact électrique est constitué de structures à trois couches constituées d’une couche de nanoparticules de silicium prise en sandwich entre deux couches de SiO riche en oxygène.X. “Vous pouvez considérer un film de passivation comme un grand mur avec des portes. Dans le contact NATURE, le grand mur est le SiOX couche et les grilles sont des nanocristaux de silicium », explique le Dr Gotoh.

La conductivité du contact électrique dans les cellules solaires dépend de la formation d’une “voie porteuse” pour le transport des charges électroniques. La formation de cette voie électrique dépend d’un traitement à haute température appelé “recuit”.

Des recherches antérieures ont montré que SiOX les contacts qui contiennent des nanoparticules de silicium comme voie porteuse peuvent obtenir de bonnes propriétés électriques. Dans le contact NATURE, le processus de recuit conduit à la formation de très petits nanocristaux de silicium dans la couche de passivation qui sont de forme presque sphérique. Le diamètre de ces nanocristaux correspond à l’épaisseur de la couche de passivation. Ainsi, en contrôlant les conditions de recuit, le diamètre et l’épaisseur subséquente de la couche de passivation peuvent être ajustés.

L’équipe de recherche a fabriqué des contacts NATURE et les a ensuite soumis à diverses conditions de recuit. En étudiant les contacts au microscope électronique à transmission, ils ont découvert que des nanocristaux de silicium se formaient dans le contact à une température de recuit de 750 °C. Ils ont également étudié les propriétés électriques du contact. Ils ont vu que par rapport aux contacts existants tels que le contact de passivation d’oxyde tunnel (TOPCon) ou les contacts de polysilicium sur l’oxyde (POLO), le NATURE avait des valeurs comparables de résistance de contact et de “courant de recombinaison”, un phénomène qui provoque des pertes de courant et de tension. dans les cellules solaires et diminue leur efficacité.

“Le contact NATURE surmonte la relation de compromis entre la capacité de protection et la conductivité des films de passivation. Ce développement conduira à la réalisation du futur photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) et du photovoltaïque intégré au véhicule (VIPV) et nous aidera à atteindre zéro- des bâtiments énergétiques et des voitures solaires dans les futures sociétés décarbonées », conclut le Dr Gotoh.


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Plus d’information:
Ryohei Tsubata et al, Nanocristaux de silicium incorporés dans de l’oxyde de silicium nanocouche pour cellules solaires en silicium cristallin, Nanomatériaux appliqués par ACS (2022). DOI : 10.1021/acsanm.1c03355

Fourni par l’Université de Nagoya

Citation: Des scientifiques fabriquent un nouveau composant électrique pour améliorer la stabilité des cellules solaires (11 mars 2022) récupéré le 11 mars 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-03-scientists-fabricate-electrical-component-stability.html

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