Do pełnej funkcjonalności strony potrzebujesz włączonej obsługi skryptów. Tu znajdziesz instrukcje, które pozwolą Ci włączyć skrypty w Twojej przeglądarce.
KK-Nano 2022 - abstrakt Robert Piotr Socha

Plakat Robert Piotr Socha (P34-Wt)

Ściągnij plik z abstraktem

OGNIWO FOTOWOLTAICZNE OPARTE NA TLENKACH METALI

Robert Piotr Socha1, Piotr Panek2, Katarzyna Gawlińska-Nęcek2, Zbigniew Starowicz2, Adam Zięba1, Mateusz Wlazło1, Jakub Ostapko1, Grzegorz Putynkowski1

1 Centrum Badań i Rozwoju Technologii dla Przemysłu S.A., Waryńskiego 3A, 00-645 Warszawa, Polska
2 Instytut Metallurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Reymonta 25, 30-059 Kraków, Polska


Potrzeba znalezienia uzupełniających źródeł energii wymusza poszukiwanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych dla ogniw fotowoltaicznych. Zastosowanie tlenków metali do stworzenia efektywnych ogniw PV pozwoliłoby na uniezależnienie się od dostępności obecnie używanego krzemu.

W ramach prowadzonych badań opracowano technologię wytwarzania warstwy CuO na powierzchni metalicznej miedzi z zastosowaniem pieca rolkowego. Opracowano sposób domieszkowania tlenku miedzi sodem w układzie CuO/Cu, uzyskując możliwość sterowania profilem domieszki. Na powierzchnię absorbera CuO naniesiono warstwę emitera ZnO uzyskując złącze p-n (ZnO/CuO/Cu). Dla wytworzenia emitera zastosowano łączoną technikę osadzania metodą rozpraszania magnetronowego (PVD) i nanoszenia warstw tlenkowych metodą warstw atomowych z prekursorów metaloorganicznych (ALD). Uzyskany emiter został przykryty warstwą transparentnego tlenku przewodzącego (TCO) w celu uzyskania ogniwa PV. Jako tlenek przewodzący zastosowano ZnO domieszkowany Al (AZO), a użyta metoda osadzania (ALD), pozwoliła na sterowanie parametrami przewodnictwa. W efekcie uzyskano ogniwo PV o strukturze AZO/ZnO/CuO/Cu.

W trakcie opracowywania poszczególnych procesów osadzania warstw charakteryzowano powierzchnie i interfejsy uzyskując informacje o składzie (EDX, XPS, XRF), strukturze (XRD), morfologii (SEM, TEM), rozkładzie profilu domieszki (SIMS) oraz parametrach opto-elektrycznych zastosowanych materiałów (U-I, WF). Uzyskane charakterystyki pozwoliły uzyskać informacje i zależności odnoszące się do korelacji grubości warstw i parametrów elektrycznych interfejsów, co w efekcie doprowadziło do uzyskania struktury interfejsów o powtarzalnych parametrach fizykochemicznych.

Opracowana technologia została przetestowana w warunkach przemysłowych. Wytworzono prototypową partię modułów fotowoltaicznych w warunkach przemysłowych. Uzyskano zestaw parametrów technologicznych pozwalający na wytworzenie ogniw fotowoltaicznych na bazie tlenków metali. Opracowano wytyczne dla procesu produkcji ogniw i modułów fotowoltaicznych oraz zestaw krytycznych parametrów produkcji.

Prace wykonano w ramach projektu nr TECHMATSTRATEG2/409122/3/NCBR/2019 pt. „Opracowanie technologii wytwarzania materiałów funkcjonalnych do zastosowań w bezkrzemowych ogniwach fotowoltaicznych”