(Nanowerk Nieuws) Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van DESY heeft met een ongekende resolutie de correlatie onderzocht tussen defecten in het materiaal en de energie die door een zonnecel wordt opgewekt. Het team gebruikte een reeks experimentele technieken om verrassende resultaten te verkrijgen, die het nu in het tijdschrift heeft gepubliceerd Geavanceerde wetenschap (“3D- en multimodale röntgenmicroscopie onthult de impact van holtes in CIGS-zonnecellen”): defecten, die onvermijdelijk optreden bij de productie van zogenaamde CIGS-cellen, kunnen hun vermogen verminderen, maar het effect is veel minder gebruikelijk en veel lokaler dan verwacht.
Experimenteel concept. Twee monsters van dezelfde lagenstapel worden voorbereid voor twee verschillende experimenten. In het eerste experiment wordt een monster op een printplaat gemonteerd en elektrisch gecontacteerd, zodat kaarten van de geïnduceerde stroom kunnen worden gemeten. In het tweede experiment wordt het monster uitgesneden en op een pin gemonteerd, waar het in een cilindrische vorm wordt gegoten. Projecties vanuit verschillende hoeken worden verkregen om een 3D-reconstructie op te leveren die kan worden verwerkt en ontleed in afzonderlijke lagen. (© Geavanceerde wetenschap)
CIGS-cellen bestaan hoofdzakelijk uit koper, indium, gallium en selenium, die in een dun laagje van slechts zo'n tweeduizendste millimeter dik zijn aangebracht. Deze dunheid helpt niet alleen om hulpbronnen te behouden; In tegenstelling tot conventionele kristallijne zonnecellen zijn CIGS-cellen bovendien flexibel, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan toepassingen.
Het probleem is dat wanneer CIGS-cellen worden vervaardigd, meestal door het opdampen van verschillende lagen op een substraat, er kleine gebieden in de elektriciteitsopwekkende absorberlaag ontstaan die bekend staan als holtes, wat de energieopwekking van de cel kan beïnvloeden. Het onderzoeksteam heeft deze relatie nu in detail onderzocht.
Met behulp van ptychografische en tomografische technieken creëerden de onderzoekers een driedimensionaal beeld dat laat zien waar de productiegerelateerde holtes zich in de cel bevinden en hoe ze zijn uitgelijnd. Ze deden dit door een cilinder met een doorsnede van slechts een paar micrometer uit de zonnecel van de Technische Universiteit van Denemarken te snijden en deze te onderzoeken met behulp van synchrotronstraling geproduceerd door de SLS-versneller van het Paul Scherrer Instituut in Zwitserland.
“De holtes komen vooral voor op de grenzen tussen aangrenzende kristaldomeinen”, zegt Michael Stuckelberger van DESY, co-auteur van het onderzoek, en vat zijn bevindingen samen. “Ze liggen allemaal dicht bij het oppervlak en staan er doorgaans loodrecht op. Ook konden we vaststellen dat ze in een bovenbouw zijn gerangschikt, een soort 3D-netwerk.”
De auteurs hopen dat hun bevindingen zullen worden opgenomen in het productieproces bij de fabrikant Empa in Zwitserland, om de schadelijke effecten van de holtes verder te verminderen en uiteindelijk de efficiëntie van de zonnecellen te verhogen.
Het team gebruikte vervolgens de P06-bundellijn van DESY’s krachtige röntgenbron PETRA III om te analyseren hoeveel elektriciteit er precies in welke delen van de zonnecel wordt opgewekt. Tegelijkertijd konden ze de lokale chemische samenstelling van het monster analyseren met behulp van röntgenfluorescentie, waarbij ze deze gegevens opnieuw verzamelden met de hoogste ruimtelijke resolutie.
Door al deze informatie te combineren, konden de onderzoekers tot een verrassende en bemoedigende conclusie komen: “Als de elektriciteitsopwekking wordt verminderd, gebeurt dit feitelijk in de directe omgeving van de holtes”, zegt Stuckelberger. “We zagen echter ook dat de meeste holtes nauwelijks invloed hadden op de energieproductie van de cel.”
Niettemin realiseerden de onderzoekers zich ook dat de röntgenbronnen die vandaag de dag beschikbaar zijn, hun vermogen beperken om defecten op nanoschaal in zonnecellen te bestuderen en systematische conclusies te trekken over hoe ze werken.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64296.php
