Cienkowarstwowe panele słoneczne CIGS są interesującą generacją urządzeń produkujących energię ze słońca. Akronim w ich nazwie odnosi się do kluczowych składników, z których są zbudowane: Copper (miedź) Indium (ind) Gallium (gal) Selenide (selenek). Ich podstawową zaletą jest to, że mogą być one bardzo cienkie i nie potrzeba dużo materiałów do ich konstrukcji.
Czytaj też: Cienkie i elastyczne panele słoneczne na twoim dachu. Niemożliwe? Nie dla Chińczyków
Niemniej sporym wyzwaniem jest opracowanie takiej struktury ogniw CIGS, aby prezentowały sprawność konwersji energii na poziomie co najmniej tak dużym, jak dominujące w dzisiejszym świecie krzemowe panele słoneczne, których gros pochodzi od chińskich producentów.
Cienkowarstwowe panele słoneczne z trisiarczkiem antymonu. Czy to ma szanse się udać?
Międzynarodowy zespół naukowców z Bangladeszu, Meksyku, Arabii Saudyjskiej i Iraku na łamach periodyku RSC Advances podzielił się wynikami swoich badań nad nową konstrukcją modułów CIGS. Udało im się zaprojektować taką strukturę, że podczas symulacji ogniwa wykazały aż 31,15 proc. wydajności.
Czytaj też: Płonące panele słoneczne to już bajki. Czy Polacy rzucą się na nowy wynalazek z Niemiec?
Olbrzymią pomocą w badaniach był specjalny program belgijskich inżynierów o nazwie SCAPS – 1D. Służy on do symulowania parametrów pracy cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych. Dzięki niemu odkryto, że zastosowanie trisiarczku antymonu (Sb2S3) znacząco wpływa na wydajność urządzenia, wartość prądu zwarciowego, napięcie w obwodzie otwartym i współczynnik wypełnienia ogniwa.
Autorzy badań przedstawili w swoim artykule hipotetyczny skład takiego idealnego ogniwa CIGS. Tylną warstwę styku stanowi nikiel, kolejną jest warstwa tylnego pola powierzchniowego (ang. back surface field, BSF) ze wspomnianego Sb2S3, następną jest powłoka absorbująca z CIGS, górną część ogniwa budują już warstwy transportujące elektrony z disiarczku cyny, a potem warstwa FTO.
Nie zapominajmy o tym, że omawiane ogniwo jest ultra cienkie – jego grubość liczymy w mikrometrach. Mimo to teoretycznie potrafiłoby ono przewyższyć swoją wydajnością tradycyjne panele słoneczne z krzemu. Wyniki symulacji ujawniły, że również napięcie w obwodzie otwartym byłoby wysokie i wynosiłoby 1,08 V, prąd zwarciowy – 33,75 mA/cm2, a współczynnik wypełnienia – 88,50 proc.
Czytaj też: Panele słoneczne to nie wszystko, co zrobimy z krzemu. Chiny ukazały nową odsłonę technologii
Doniesienia zespołu badawczego wyglądają bardzo obiecująco. Niestety jednak wciąż mówimy tylko o hipotetycznym modelu opracowanym za pomocą programu komputerowego. Dopiero analizy na żywym przykładzie ujawniłyby, czy trisiarczek antymonu faktycznie tak imponująco poprawia parametry ogniw CIGS. Na pewno cieszy fakt, że zasoby siarki i antymonu na świecie są dość duże, więc nie byłoby problemu z ich dostępnością. Tak czy owak, bądźmy trochę tutaj jak biblijny niewierny Tomasz – dopóki nie zobaczymy na własne oczy, nie uwierzymy, czy to zadziała w takim stopniu, jak to zachwalają uczeni z Bangladeszu, Iraku, Meksyku i Arabii Saudyjskiej.