LASERGRAPH: In-situ laserfabricage voor CIGS / Perovskite-zonnecellen van de volgende generatie

Na tientallen jaren van onderzoek bereiken de modernste siliciumzonnecellen geleidelijk hun theoretische limieten. Een elegante manier om nog hogere fotovoltaïsche (PV) rendementen te realiseren, is door twee halfgeleidende materialen met eenzelfde band gap te combineren, in tandemarchitectuur. Vanwege hun uitzonderlijke opto-elektronische eigenschappen staan ​​perovskieten momenteel in de schijnwerpers van onderzoek en is aangetoond dat ze de perfecte tandemcomponent zijn voor conventionele PV-technologieën. Op die manier zijn tandem-zonnecellen ontwikkeld die gebaseerd zijn op de combinatie van dunne-filmperovskiet- en koperindiumgaliumdiselenide (CIGS) -configuraties wat een veelbelovende, innovatieve en commercieel levensvatbare PV-technologie lijkt te zijn.

Het succes van deze benadering is echter sterk afhankelijk van de gebruikte tussenlaag en transparante geleidende elektrode (TCE)-technologieën die essentieel zijn voor de effectieve koppeling van de tandem-zonnecelcomponenten. De technologie van de tussenlagen is tegenwoordig vooral gebaseerd op geleidende polymeren die zeer onstabiel zijn en de algehele energieopwekking beperkt. Wat nog belangrijker is, hun afzetting vereist methoden die moeilijk te implementeren zijn zonder het perovskietgedeelte van het apparaat te beschadigen.

LASERGRAPH stelt daarom de toepassing voor van in-situ laserbewerkingsschema's voor de ontwikkeling van op grafeen gebaseerde tussenlagen en TCE's, ingebouwd in CIGS / Perovskite tandem PV-cellen. Hoewel de voordelen van het gebruik van op grafeen gebaseerde verbindingen als grensvlak- en TCE-lagen in perovskietzonnecellen met één junctie bewezen zijn, is een dergelijke benadering tot op heden nog niet onderzocht voor tandem-zonneceltechnologieën. LASEGRAPH pakt deze uitdaging aan door middel van de fabricage van hoogwaardige CIGS / Perovskite-cellen met op grafeen gebaseerde tussenlagen en TCE's, ontwikkeld via in-situ, contactloze en lasertechnieken op kamertemperatuur.

De voorgestelde aanpak zal naar verwachting onmiddellijke effect hebben voor zowel de academische wereld als de industrie, aangezien ze tegelijkertijd twee grote wetenschappelijke uitdagingen aanpakt die de huidige commercialisering van de perovskiet-PV-technologie belemmeren. In het bijzonder wordt verwacht dat op grafeen gebaseerde lagen de extractie van ladingsdragers en dus het PV-rendement drastisch zullen verbeteren, en de gevoelige perovskietabsorber zullen beschermen, wat leidt tot verbeterde stabiliteit. Tegelijkertijd is de LASERGRAPH-aanpak eenvoudig en goedkoop, terwijl het door zijn in-situ, contactloze en postfabricatieve aard het gemakkelijk toepasbaar maakt in industriële PV-productielijnen.