NREL заключает контракты на 2 миллиона долларов на поддержку разработки более дешевых и эффективных солнечных элементов CdTe.

23 июня 2023 г.

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США (DOE) выделила 2 миллиона долларов на финансирование шести проектов в поддержку Консорциума ускорителей на основе теллурида кадмия (CTAC).

Объявленный в августе 2022 года CTAC представляет собой трехлетний консорциум, призванный ускорить разработку технологий теллурида кадмия (CdTe) за счет снижения стоимости и повышения эффективности этих тонкопленочных солнечных элементов. NREL опубликовал запрос на уведомление о предложениях для небольших проектов в сентябре 2022 года. Были выбраны следующие проекты.

Тематическая область 1: Высокоэффективные устройства

• «Усовершенствованные задние контакты и поверхностное фотоэлектрическое напряжение (SPV) / SPV-спектроскопия (SPS) для раскрытия бифасиальности, напряжения разомкнутой цепи (Vос)> 900 мВ и эффективность 26% от элементов на основе CdTe’

  Университет штата Юта разработает напыленные, легированные широкозонные материалы и двухслойные пакеты для тыльных контактов для современных поглотителей CdSeTe/CdTe. Основное внимание будет уделено материалам p-типа, которые имеют выравнивание энергетических уровней, предсказывающее селективность отверстий, поддаются пассивации и имеют широкий зазор, обеспечивающий прозрачность для улучшенной двусторонней оптики или оптики ячейки заднего зеркала. Он будет получать самые современные пакеты поглотителей от партнеров CTAC и изготавливать задние контакты с напылением. Он будет продолжать развивать свои методы поверхностного фотовольтажа и SPV-спектроскопии, чтобы охарактеризовать структуру полос обратного контакта, ловушки и рекомбинационную активность.

• «Усовершенствованные методы активации и контакта для солнечных элементов на основе теллурида кадмия и цинка (CdZnTe)»

  Университет Делавэра разработает новые подходы к обработке Cd1–xцинкИксСолнечные элементы, преодолевшие описанные ранее трудности, такие как неэффективная активация и пассивация хлоридами, не позволили реализовать высокую производительность при повышенном напряжении холостого хода (Вос) относительно CdTe. Подход будет основан на двух гипотезах: модификация роста пленки, включая включение сурьмы на месте, может формировать более уравновешенные пленки с меньшим количеством дефектов и увеличенным размером зерна, что снижает потребность в высокотемпературной активации; и альтернативные химические реакции активации галогенидов во время обработки после осаждения могут минимизировать вредное воздействие хлорида кадмия (CdCl2) активация. Конечной целью проекта будет подтверждение жизнеспособности Cd.1–хцинкИксTe путем демонстрации тонкопленочного солнечного элемента с Vос≥1,0 В.

• «На пути к высокоэффективным n-Cd(Se)Te солнечным элементам»

  Университет Южной Флориды разработает альтернативные архитектуры устройств на основе CdTe/CdSe n-типа.ИксТе1–х(CST) тонкопленочные поглотители, чтобы создать возможности для преодоления ограничений эффективности, связанных с текущими современными солнечными элементами p-типа CdTe/CST. Проект направлен на развитие достижений в области пленок n-CdTe/CST, которые продемонстрировали легирование n-типа группы III и группы VII для пленок CdTe. Основное внимание будет уделено разработке гетеропереходов p-типа для поглотителей n-CdTe/CST.

Тематическая область 2: Предложение теллура (Te)

• «Выборочное и эффективное извлечение теллура из потоков обработки меди»

  Университет науки и технологий Миссури улучшит извлечение Te при переработке меди (CP) за счет оптимизации текущих операций по улавливанию Te, золота (Au) и серебра (Ag), которые в настоящее время теряются в хвостах. Объем работ включает в себя: расширенный минералогический анализ различных технологических потоков контура флотации CP руд для выявления носителей Te и способов его появления (т.е. Te в кристаллической решетке по сравнению с включениями, богатыми Te, в более крупных минералах); оценка различных подходов и вариантов технологических схем для улучшенного выделения минералов Te, Ag и Au из технологических потоков CP руд; и технико-экономическая оценка для оценки капитальных и эксплуатационных затрат разработанных технологических схем для успешного внедрения, которые могли бы увеличить внутреннее производство Te из CP руд не менее чем на 50%.

Тематическая область 3: Характеристика, моделирование и симуляция

• «3D-корреляционные рентгеновские исследования in situ химического состава, структуры и электрических характеристик дефектов во время активации легирующей примеси»

  Университет штата Аризона объединит возможности микроскопии жесткого рентгеновского излучения (XRM) и спектроскопии мягкого рентгеновского излучения и электронной спектроскопии для исследования поглотителей и устройств CdSeTe, легированных мышьяком (As). XRM будет исследовать химическое распределение, атомную среду и сбор тока на наноуровне для краев поглощения As и селена (Se). Электронная спектроскопия и спектроскопия мягкого рентгеновского излучения позволят интегрировать по площади определение электронной структуры на поверхностях (края зон, поверхностная ширина запрещенной зоны) и границах раздела (выравнивание зон), в дополнение к среде химических связей серы (S), хлора ( Cl) и кислорода (O) в устройстве. Команда решает два основных вопроса. Как изменяются химические состояния As (и соседних атомов) между первоначальным осаждением и пост-активацией? Какие стрессоры и процессы усиливают или предотвращают активацию допантов As?

• «Микроконтактные решетки для измерения локального переноса носителей в солнечных элементах CdTe»

  Университет штата Юта оценит роль микроструктур в передовых устройствах CdTe. Цель состоит в том, чтобы улучшить предельное напряжение холостого хода при сохранении максимальных значений тока короткого замыкания и коэффициента заполнения солнечных элементов CdTe путем разработки новой архитектуры, основанной на всестороннем понимании динамики локальных носителей. Он будет исследовать межфазные и микроструктурные характеристики улучшенного CdTe (CdSe(1–х)ТеИкс) солнечные элементы с пассивированным эмиттером и задним контактом (PERC). Платформа микроконтактной матрицы с настраиваемой геометрией рисунка позволит измерять глобальный (узорчатый CdTe PERC) и локальный перенос носителей, определяя вклад объема зерен и границ зерен в общие фотоэлектрические характеристики. Используя комплементарную электронную/оптическую микроскопию, он сопоставит транспортные характеристики с микроструктурными свойствами каждого набора образцов (например, PERC CdTe, легированные GrV, по сравнению с легированными медью (Cu)).

CTAC финансируется Управлением технологий солнечной энергии Министерства энергетики США (SETO).

Министерство энергетики США запускает консорциум ускорителей теллурида кадмия стоимостью 20 млн долларов под управлением NREL

CdTe

www.nrel.gov/pv/