SWING EnergyVille

Momenteel zijn Silicium zonnecellen de werkpaarden van de markt. Ondanks hun grote implementatie bereiken ze ook hun grenzen wat betreft fundamentele performantie. Een manier om een hogere performantie te bereiken is door zonnecellen in tandem te plaatsen. Hierbij worden twee zonnecellen op elkaar geplaatst. SWInG tracht een gepaste wide-bandgap bovenste cel te ontwikkelen die aan een lage kost ontwikkeld kan worden, stabiel is en gemaakt wordt door zoveel mogelijk non-toxische elementen te gebruiken.

Website

Status

Afgesloten project

Periode

-

SCOPE – Fotovoltaïsche zonneceltechnologieën worden steeds goedkoper en efficiënter in het omzetten van zonlicht in elektriciteit. Verdere ontwikkelingen, met een hogere efficiëntie en een lagere kost, veronderstellen het verbeteren van huidige technologieën op nieuwe manieren, en dit door het gebruik van goedkope, abundante materialen. Kesterites (Cu2ZnSnS(e)4) zijn een voorbeeld van deze veelbelovende materialen, al moet nog verder onderzoek gevoerd worden naar welke soort kesterites het meest geschikt zijn en hoe ze het best verwerkt kunnen worden.

CONCEPT – Kesterite zonnecellen worden bestudeerd als potentiële absorberende topcel voor zonnecelapplicaties in tandemopstelling. Silicium (Si) is de ideale kandidaat voor ondercel, maar vele van de typische kandidaten voor de topcel vertonen momenteel nog wat tekortkomingen in beschikbaarheid, toxiciteit, stabiliteit of kost. Daarom worden Cu2ZnSn(S,Se)4 zonnecellen in beschouwing genomen: deze zijn stabiel, ze zijn gemaakt van abundante en niet-toxische materialen en bereiken zelf al een relatief hoge performantie (12,6%). Ze vertonen echter een lage bandgap (< 1.5 eV), al kan,  door dit gedeeltelijk te vervangen door tinnen atomen met silicium of germanium atomen, een stijging van de bandgap tot 1.5 eV mogelijk gemaakt worden. De SWInG-samenwerking focust zowel op de ontwikkeling van de processen voor de synthese van wide-bandgap zonnecellen gebaseerd op de Cu2ZnXY4-samenstelling (met X = Sn, Si, of Ge en Y = S of Se) als op het bestuderen van de fysieke en elektrische eigenschappen van de absorberende hoge-bandgap zodat een hogere conversie-efficiëntie behaald kan worden. De voornaamste onderzoeksuitdagingen zijn: (i) de ontwikkeling van schaalbare processen voor de synthese van de absorberende materialen; (ii) het definiëren van de specificaties voor absorberende wide-bandgap van hoge kwaliteit alsook voor de juist achtergrond- en buffermaterialen; en (iii) het demonstreren van het potentieel van deze technologie voor PV-toepassingen. De wide-bandgap dunnefilm zonnecellen ontwikkeld in dit project worden verwacht een state-of-the-art efficiëntie te bereiken. Publicatie van de specificaties voor de synthese van absorberende Cu2ZnXY4-materialen van hoge kwaliteit alsook gepaste materialen voor voor- en achterkant worden onderzocht. De voornaamste gebruikers zullen ontwikkelaars van PV-modules zijn en bedrijven die het materiaal voor de synthese van zulke toestellen produceren. De intensieve uitwisseling van onderzoekers tussen de verschillende partners tijdens het project zorgt bovendien voor een verhoogde Europese samenwerking in het onderzoeksveld van dunnefilm zonnecellen.

bart vermang

Contact

Bart Vermang

Professor UHasselt, visiting professor imec