Préparation rapide de cellules solaires à couche mince CdSe

Préparation rapide de cellules solaires à couche mince CdSe

(a) Schéma de principe de RTE. (b) Diagramme schématique de la conception de cellules solaires CdSe basée sur l’ingénierie de la bande interdite. Crédit : Société à responsabilité limitée de presse de l’enseignement supérieur

La cellule solaire tandem à base de silicium est considérée comme la stratégie la plus prometteuse pour dépasser la limite d’efficacité théorique des cellules solaires en silicium à simple jonction. Avec des cellules solaires tandem à base de silicium comme cellules inférieures, la bande interdite optimale des cellules supérieures est de 1,7 eV, ce qui permet un rendement élevé d’environ 45 % pour les cellules solaires tandem à deux jonctions. Les cellules solaires tandem semi-conducteurs III-V/Si et pérovskites/Si ont atteint des niveaux d’efficacité élevés d’environ 30 %, prouvant leur faisabilité. Cependant, les défis de stabilité de la pérovskite et le problème du coût élevé des semi-conducteurs III-V limitent largement leurs larges applications. L’exploration de nouveaux matériaux photovoltaïques stables, à faible coût et à bande interdite de 1,7 eV est d’une grande importance pour la science et de vastes perspectives en technologie.

Le séléniure de cadmium (CdSe), un semi-conducteur binaire II-VI, bénéficie d’un grand potentiel dans l’application des cellules solaires en tandem à base de silicium en raison de la bande interdite appropriée d’environ 1,7 eV, d’excellentes propriétés optoélectroniques, d’une stabilité élevée et d’un faible coût de fabrication. Néanmoins, les progrès des cellules solaires à couches minces CdSe restent ce qu’ils étaient il y a 30 ans, et il y a peu d’études systématiques sur les cellules solaires à couches minces CdSe ces dernières années.

Le professeur Tang Jiang et son équipe ont proposé une méthode d’évaporation thermique rapide (RTE) pour obtenir des couches minces de CdSe de haute qualité et ont conçu des cellules solaires à couche mince de CdSe. Cette étude, intitulée Rapid thermal évaporation for cadmium selenide thin-film solar cells, a été publiée dans Frontières de l’optoélectronique le 6 décembre 2021.

Dans cette étude, le RTE a été utilisé pour déposer des films minces de CdSe, qui démontrent une qualité cristalline élevée avec une grande taille de grain et une orientation cristalline préférée. Pendant ce temps, le bord d’absorption net à 720 nm indique des films minces de CdSe avec une bande interdite directe de 1,72 eV. La forte photoluminescence avec une pleine largeur à mi-hauteur de 23 nm révèle les films minces de CdSe avec relativement peu de défauts. Sur la base des films minces de CdSe de haute qualité, une couche de transport d’électrons (ETL) et une couche de transport de trous (HTL) appropriées ont été introduites pour construire des cellules solaires CdSe. Enfin, une efficacité de 1,88% a été obtenue en concevant une configuration optimale de FTO/ZnO/CdS/CdSe/PEDOT/CuI.

Cette étude a développé, pour la première fois, une méthode RTE pour déposer des couches minces de CdSe et a fourni une caractérisation systématique des propriétés optoélectriques. En outre, il a démontré des règles générales pour la conception et l’optimisation des dispositifs pour les cellules solaires CdSe. Il a également souligné les avantages du film mince CdSe et de ses cellules solaires. À l’avenir, les cellules solaires CdSe présentent un potentiel élevé dans les applications en tandem à base de silicium, et cela mérite une étude plus approfondie.


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Plus d’information:
Kanghua Li et al, Évaporation thermique rapide pour les cellules solaires à couche mince de séléniure de cadmium, Frontières de l’optoélectronique (2021). DOI : 10.1007/s12200-021-1217-1

Fourni par Higher Education Press

Citation: Préparation rapide des cellules solaires à couche mince CdSe (2022, 10 janvier) récupéré le 10 janvier 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-01-rapid-cdse-thin-film-solar-cells.html

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