I ricercatori dell’Università di Uppsala in Svezia hanno fabbricato una cella solare in calcopirite (CuGaSe2 o CGSe) utilizzando una limitata quantità di argento (Ag) per legare l’assorbitore del dispositivo.
“L’obiettivo del nostro attuale progetto Stable Inorganic TAndem (SITA), finanziato dall’UE, è quello di realizzare una cella superiore in calcopirite ad ampio gap per dispositivi fotovoltaici in tandem con la cella inferiore in silicio”, ha dichiarato il ricercatore Jan Keller a pv magazine. “Quindi, nel prossimo passo, dobbiamo trasferire il processo ai contatti posteriori trasparenti. Nella nostra precedente ricerca abbiamo dimostrato il potenziale per realizzare celle solari in calcopirite ad ampio gap con un band gap leggermente più basso di circa 1,45 eV su contatti posteriori altamente trasparenti”.
L’uso della lega d’argento migliora la crescita dei grani e la qualità del cristallo, riducendo i difetti dannosi e compensando la bassa energia di bandgap dell’assorbitore CuGaSe2. Il CuGaSe2 ha un’energia di band-gap di 1,7 eV e finora è stato utilizzato in celle solari con un fattore di riempimento e una tensione a circuito aperto limitati.
“Oltre alle perdite direttamente correlate allo strato di CuGaSe2, si suppone che la ricombinazione dell’interfaccia frontale sia pronunciata quando si utilizza un buffer standard di solfuro di cadmio (CdS)”, hanno dichiarato gli scienziati, sottolineando di aver testato dispositivi con strati buffer di CdS e strati di ossido di zinco-stagno (ZTO) cresciuti tramite deposizione atomica su strato (ALD).
Il team di ricerca ha utilizzato un processo di co-evaporazione a tre stadi per depositare l’assorbitore legato con argento (AGCS) per diversi campioni di celle solari.
“La raccolta dei portatori migliora con l’aggiunta di Ag, con una temperatura di deposizione più elevata e con una composizione stechiometrica dell’assorbitore”, hanno spiegato i ricercatori. “L’immersione nella luce aumenta il fattore di riempimento per la maggior parte dei campioni, potenzialmente attenuando le barriere di trasporto interne”.
La cella campione fabbricata dagli scienziati era basata su uno strato tampone ZTO e il dispositivo ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza dell’11,2%.
“Si tratta della più alta efficienza mai misurata su una cella solare ACGS senza rivestimento antiriflesso”, hanno spiegato. “Le possibili spiegazioni dell’effetto benefico dell’immersione della luce possono essere il fotodoping dello strato ZTO, che ridurrebbe l’altezza della barriera effettiva per gli elettroni, o una ridistribuzione del sodio sull’eterogiunzione”.
Gli scienziati hanno dichiarato di voler utilizzare un contatto posteriore trasparente (TBC) invece di uno in molibdeno (Mo) nella cella per migliorarne la stabilità termica, visto l’uso previsto in dispositivi tandem.
Hanno descritto la tecnologia delle celle solari in “Silver Alloying in Highly Efficient CuGaSe2 Solar Cells with Different Buffer Layers“, pubblicato di recente su RRL Solar.
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