Technologie de panneaux solaires à micro-chalcogénure à co-évaporation thermique

Des scientifiques de Singapour ont passé en revue toutes les techniques d'évaporation thermique utilisées pour produire des cellules et des modules solaires au chalcogénure et ont découvert que la nouvelle méthode permet d'obtenir des rendements et des efficacités de produit plus élevés, malgré ses limites.

Des scientifiques de l'Institut de recherche sur l'énergie de l'Université technologique de Nanyang à Singapour ont étudié comment utiliser l'évaporation thermique (TE), une technologie bien établie couramment utilisée dans les industries microélectronique et photovoltaïque pour produire des diodes électroluminescentes organiques (OLED), des contacts métalliques et revêtements sur une variété de matériaux, pour fabriquer des modules solaires en microcalcite.

"Nous avons analysé l'utilisation de plusieurs techniques basées sur l'évaporation pour fabriquer des films minces de chalcogénure", a déclaré la chercheuse Annalisa Bruno à Photovoltaics, "Celles-ci allaient d'un dépôt à source unique relativement simple et d'une co-évaporation multi-sources à une évaporation plus complexe en plusieurs étapes et un mélange d'utilisation de l'évaporation thermique avec des réactions gazeuses et un traitement en solution."

Elle dit que l'approche combinée peut tirer parti des points forts des deux méthodes, mais présente également certaines limites, telles qu'une plus grande complexité et la nécessité d'utiliser des solvants.

Bruno a déclaré : « Nous pensons que l'évaporation thermique est la méthode idéale pour le dépôt rapide de couches de chalcogénure car elle est facilement évolutive, ne contient pas de solvants nocifs et a été bien intégrée dans les lignes de production photoniques et microélectroniques existantes.

L'un des principaux problèmes de la co-évaporation est la nécessité d'optimiser largement les paramètres de dépôt des chalcogénures avec une stoechiométrie complexe, en particulier lorsque plus de deux ou trois précurseurs sont évaporés simultanément, ont déclaré les chercheurs. Ils ont également noté que de longs temps de dépôt peuvent présenter un obstacle à la production commerciale - un problème que la plupart des études ont tendance à ignorer.

Ils ont ensuite proposé une gamme de techniques pour fabriquer des cellules solaires et des mini-assemblages de chalcogénure, qui comprennent l'évaporation thermique en une étape, l'évaporation thermique en plusieurs étapes et le dépôt hybride en plusieurs étapes.

L'équipe a déclaré: "Il est souhaitable de produire non seulement des films de chalcogénure évaporés, mais également des modules entièrement évaporés en utilisant la même ligne de fabrication."

Les avantages de la technique comprennent un degré élevé de contrôle du processus, un contrôle précis de l'épaisseur du film, la facilité de fixation séquentielle de plusieurs couches de film et une aptitude au traitement avec des températures de substrat basses. Les chercheurs affirment que les méthodes permettent également une meilleure purification des précurseurs lors de la formation du film, une excellente homogénéité spatiale dans les lots de dispositifs, une bonne répétabilité et des rendements élevés lors de plusieurs cycles de fabrication.

Ils disent: "L'ensemble du processus peut être contrôlé automatiquement et est intrinsèquement attrayant en termes de fabrication à grande échelle et à volume élevé." Ils décrivent ces techniques de production dans leur récente publication 'Thermal evaporation and hybrid deposition of calcium titanite solar cells and micro-assemblys' in Joule.

Bruno déclare : "Nous pensons que les recherches futures dans ce domaine devraient se concentrer sur de nouvelles couches intermédiaires optimales pour améliorer la qualité et la transparence du matériau actif, passiver les défauts grâce à la technologie du vide et améliorer la stabilité opérationnelle afin de maximiser le plein potentiel de la titanite de calcium évaporée thermiquement. dispositifs."