சோலார் துறையின் நீடித்த bottleneck-களில் ஒன்றை புதிய thin-film வடிவமைப்பு குறிவைக்கிறது
இந்தியாவின் Nirma University-யைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் copper indium selenide, அல்லது CIS, device-இல் electron transport layer ஆக indium oxide-ஐ பயன்படுத்தும் காட்மியம் இல்லாத thin-film solar cell architecture-ஐ முன்மொழிந்துள்ளனர். அறிக்கையின் படி, SCAPS-1D modeling மூலம் இந்த வடிவமைப்பு 29.79% simulated power conversion efficiency-ஐ எட்டியது, இது இந்த absorber class-க்கு மிகவும் உயர்ந்த performance projections-களில் ஒன்றாக இதை அமைக்கிறது.
இந்த வேலை உடனடி commercial performance-க்கு ஒரு நேரடி கூற்றாக இல்லாமல், thin-film optimization எங்கு செல்கிறது என்பதற்கான குறிக்காட்டாக அதிகம் பார்க்கப்பட வேண்டும். CIS absorbers சுமார் 1.5 eV direct bandgap மற்றும் உயர்ந்த absorption coefficient காரணமாக நீண்டகாலமாக கவனம் பெற்றுள்ளன; இவை photovoltaic conversion-க்கு நம்பிக்கையளிப்பவை. ஆனால் நடைமுறை device performance பெரும்பாலும் trap-assisted recombination மற்றும் interfaces-இல் பலவீனமான carrier collection காரணமாக கட்டுப்பட்டுள்ளது. இந்த losses thin-film solar design-இல் மையமான தடைகளாகும், குறிப்பாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் நச்சுத்தன்மை அல்லது processing concerns ஏற்படுத்தும் பொருட்களைப் பயன்படுத்தாமல் திறனை மேம்படுத்த முயன்றால்.
Indium oxide ஏன் கவனம் பெறுகிறது
Electron transport layers solar cells-இல் முக்கியமானவை; ஏனெனில் அவை electrons-ஐ வெளியே எடுத்து வழிநடத்த உதவுவதோடு, தேவையற்ற recombination pathways-ஐத் தடுக்கவும் செய்கின்றன. வரலாற்றாக cadmium sulfide, titanium dioxide, zinc oxide மற்றும் tin oxide போன்ற பொருட்கள் thin-film devices-இல் இந்தப் பணிக்காக பரவலாக பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன என்று அறிக்கை குறிப்பிடுகிறது. அதற்கு பதிலாக Nirma University குழு indium oxide-ஐ கவனித்தது, அதை காட்மியம் இல்லாத architecture-க்குள் ஒரு மாற்றாக நிலைநிறுத்தியது.
காட்மியம் இல்லாத அம்சம் முக்கியமானது. Cadmium-based layers நன்றாக செயல்படலாம், ஆனால் அவை சுற்றுச்சூழல் மற்றும் ஒழுங்குமுறை தொடர்பான குறைகளை கொண்டுள்ளன, இது ஆராய்ச்சி முன்னுரிமைகளை தொடர்ந்து வடிவமைக்கிறது. எனவே காட்மியத்தைச் சார்ந்திருப்பதை குறைத்து, அதே நேரத்தில் திறனைப் பேணும் அல்லது மேம்படுத்தும் ஒரு வெற்றிகரமான thin-film design அறிவியல் ரீதியாக மட்டுமல்ல, manufacturability மற்றும் market acceptance கோணத்திலும் மதிப்புடையதாக இருக்கும்.
மாதிரியில் indium oxide-ன் பங்கு charge extraction-ஐ மேம்படுத்துவது மற்றும் absorber-உடன் இருக்கும் interface-இல் இழப்புகளை குறைப்பதாகும். Thin-film photovoltaics-இல் அந்த interfaces தான் பல நேரங்களில் கோட்பாட்டு material potential உண்மையான device output ஆக மாறுமா என்பதை தீர்மானிக்கின்றன. அருகிலுள்ள layers-இல் defects அல்லது தவறான alignment காரணமாக carriers collect ஆகும் முன்பே recombine ஆனால், ஒரு வலுவான absorber கூட போதாது.
