Laserska izdelava grafenskih elektrod in vmesnih plasti znotraj procesa za naslednjo generacijo sončnih celic CIGS/Perovskit

Konvencionalne enospojne silicijeve sončne celice postopoma dosegajo svojo teoretično mejo učinkovitosti pretvorbe sončne energije v električno. Eleganten način za povečanje učinkovitosti sončnih celic je uporaba dvospojne (tandemske) strukture. Na področju optoelektronike in fotovoltaike mnogo raziskav poteka v smeri raziskav in uporabe novih materialov, kot so perovskitni materiali, materiali na osnovi grafena in drugi. Ena izmed obetavnih možnosti tandemske strukture, kjer uporabimo zgolj tankoplastne tehnologije (manjša poraba materiala) in vključimo napredne materiale je struktura sestavljena iz perovskitne (PK) zgornje celice in baker-indij-galij-diselenidne (CIGS) spodnje celice.

V projektu LASERGRAPH se osredotočamo na izboljšanje učinkovitosti pretvorbe in stabilnosti tandemskih celic CIGS/PK z dodajanjem ali zamenjavo nekaterih sedanjih materialov s tankimi plastmi na osnovi grafena. Naše raziskave so usmerjene na izboljšanje (i) sprednjega transparentnega kontakta in (ii) vmesne plasti med celicama PK in CIGS. V prvem primeru želimo s tanko plastjo na osnovi grafena, ki jo izdelamo na celici PK pred nanosom transparentnega prevodnega oksida (TCO), izboljšati zbiranje nosilcev naboja, hkrati pa dodatno zaščititi celico PK pri procesu izdelave sprednje elektrode TCO. V drugem primeru vpeljemo tanko plast na osnovi grafena, kot vmesno plast med zgornjo (PK) in spodnjo (CIGS) celico. S tem lahko zamenjamo dosedanje izvedbe plasti na osnovi prevodnih polimerov in pripomoremo k večji stabilnosti plasti in boljšemu rekombinacijskemu stiku med zgornjo in spodnjo celico. Plasti na osnovi grafena v našem primeru izdelamo s tehniko laserske redukcije grafenovega oksida. Z izredno kratkimi, femto-sekundnimi laserskimi impulzi obdelamo celoten material in s tem dosežemo zahtevane optoelektronske lastnosti plasti. Tehnika se lahko izvaja znotraj procesa izdelave celic (in situ). Primerna in združljiva je s proizvodnimi procesi pri izdelavi sončnih celic.

Nacionalni financer projekta: Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport