Un gruppo di ricercatori guidato dal Prof. Meng Qingbo dell’Institute of Physics (IOP) dell’Accademia cinese delle scienze (CAS) e dal Prof. Xin Hao dell’Università di Poste e Telecomunicazioni di Nanchino ha riportato un’efficienza certificata del 13,8% per le celle solari a kesterite. Lo studio è stato pubblicato su Nature Energy il 13 aprile.
La kesterite Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe), come uno dei materiali fotovoltaici sottili più competitivi, presenta vantaggi attraenti come le riserve di elementi abbondanti sulla Terra, le bande ottimali per la tecnologia fotovoltaica e l’alta stabilità.
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Attualmente, le celle solari CZTSSe mostrano un’efficienza di conversione energetica (PCE) del 13% basata su sistemi di soluzione ecologici. Tuttavia, un grande deficit di tensione a circuito aperto limita ulteriormente l’aumento delle prestazioni del dispositivo, principalmente a causa degli alti difetti a livello profondo nell’assorbitore CZTSSe.
In questo studio, i ricercatori hanno regolato il processo cinetico dell’evoluzione della fase CZTSSe controllando le pressioni positive delle camere. Sotto pressioni positive delle camere, il processo di evoluzione della fase potrebbe essere ritardato ad alta temperatura (> 400°C). Inoltre, eviterebbe percorsi di evoluzione della fase complessi e fasi secondarie dannose e otterrebbe un assorbitore CZTSSe cristallino elevato con meno difetti. La cella solare a kesterite presentava una PCE del 14,1% (area totale) e una PCE certificata del 13,8% (area totale), che è il risultato più elevato finora.
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I ricercatori hanno applicato la misura di fotovoltaggio transitorio modulato / fotocorrente per indagare il processo di dinamica dei portatori delle celle solari a kesterite. Hanno scoperto che sotto pressioni positive delle camere, i difetti del bulk si riducevano di circa un ordine di grandezza e migliorava anche la proprietà del contatto dell’interfaccia posteriore.
Questo studio fornisce conoscenze sul meccanismo di selenizzazione degli assorbitori di kesterite ed esplora un nuovo modo di strategia di regolazione cinetica per semplificare il percorso di evoluzione della fase di efficienti celle solari a kesterite.
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Il professor Meng ha commentato che le tecnologie solari a celle sottili diventeranno una delle principali fonti di energia rinnovabile nel futuro. “La ricerca e sviluppo di celle solari a kesterite a efficienza elevata è una delle parti più importanti della ricerca sulla tecnologia di energia solare a celle sottili. Questo risultato ha raggiunto la capacità dei primi 5% di celle solari a kesterite sviluppate nel mondo e ha i requisiti richiesti dai produttori di energia solare per la commercializzazione del prodotto”, ha detto.
In conclusione, lo studio fornisce un modo promettente per migliorare l’efficienza delle celle solari a kesterite, che hanno il potenziale di diventare una fonte di energia importante per il futuro. Con il progresso della tecnologia e con ulteriori ricerche, si prevede che l’efficienza delle celle solari a kesterite continuerà a migliorare e diventeranno una fonte di energia sempre più importante per la produzione di energia rinnovabile.
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