Technologia ogniw słonecznych rozwija się, co oznacza zmniejszanie zużycia materiałów i obniżanie kosztów, a jednocześnie poprawę wydajności przemiany energii. Zwiększanie zdolności pułapkowania światła przez ogniwa to obiecujący sposób na realizację obu tych założeń.
W nowoczesnych cienkowarstwowych ogniwach słonecznych pułapkowanie światła zwykle osiąga się poprzez wykorzystanie szorstkich powierzchni, które umożliwiają całkowite wewnętrzne odbicie. Powierzchnie te zwiększają ścieżkę optyczną nośników energii, zasadniczo wydłużając ich czas retencji w urządzeniu, a tym samym zwiększając potencjał eksploatacji.
Celem projektu AGATHA (Advanced Gratting for Thin Films Solar Cell), finansowanego ze środków UE, było ulepszenie pułapkowania światła. Naukowcy wykorzystali modulowaną teksturę powierzchni, łączącą mikrometrowe podłoże z teksturyzowanego szkła z elektrodą o wielkości kilkuset nanometrów (wykonaną z przezroczystego tlenku przewodzącego przy pomocy wytrawiania molibdenu).
Powierzchnie o podwójnej teksturze maksymalizują rozpraszanie światła w ogniwach cienkowarstwowych z krzemu oraz z selenku miedziowo-indowo-galowego. Naukowcy stworzyli trójwymiarowe modele optyczne uwzględniające szorstkość wszystkich warstw ogniwa, a przewidywania teoretyczne zostały potwierdzone przez pomiary eksperymentalne.
Projekt AGATHA był jednym z trzech realizowanych w ramach skoordynowanego programu zorganizowanego we współpracy UE z Indiami. Pomimo opóźnień w popisaniu umowy między konsorcjami europejskimi i indyjskimi, partnerzy zrealizowali wszystkie przyjęte założenia w ciągu sześciu lat trwania projektu.
Nowa technologia powinna umożliwić zmniejszenie grubości warstwy absorpcyjnej, co przyczyni się do ograniczenia zużycia materiału i obniżenia kosztów, a jednocześnie do poprawy sprawności ogniw. Dzięki zwiększeniu wytwarzanego fotoprądu oraz zachowaniu innych pożądanych parametrów elektrycznych rozwiązanie to powinno wpłynąć na 70 proc. rynku cienkowarstwowych ogniw słonecznych.
© Unia Europejska 2017. Źródło: CORDIS
Fot. © Louis Grene