גישה חדשה לתאי סולרי סידן טיטניט בשטח גדול

לתאי כלקוגניד יש את היתרונות של מקדם ספיגת אור גבוה, אורך דיפוזיה של נשא ארוך במיוחד, אנרגיית קשירה נמוכה של אקציטון, סובלנות גבוהה לפגמים, פער פס מתכוונן ותהליכי הכנה מגוונים; עם זאת, הם גם מתמודדים עם אתגרים רבים, כגון יציבות, חומרים והשפעה סביבתית.

בעבר ראינו שיפור רב יותר בביצועים וביציבות, ומימוש תהליכי ייצור בקנה מידה גדול בא לידי ביטוי בעיקר בציוד מתקדם, עם מעט גישות יחסית המתמקדות בחומרים מקדימים לשכבת הכלקוגניד, אך העובדה היא שתאים סולריים כלקוגניד הם רק טוב כמו החומרים המשמשים בהם.

למשל אבקת יודיד עופרת, שאיכותה היא אחד המפתחות ליעילותו של תא כלקוגניד. לאחרונה, מדענים בטייוואן, סין, הדגימו שיטה חדשה לייצור יודיד עופרת בטוהר גבוה, שיכול לשמש כחומר מבשר לתא סולארי של תחמוצת סידן-טיטניום.

בשימוש בחומר המבשר לייצור שכבת הכלקוגניד ותאים סולאריים שלאחר מכן, מושגת שליטה טובה יותר בכיוון הגביש באמצעות שימוש בטמפרטורה, וכתוצאה מכך יעילות גבוהה יותר.

קבוצה של מדענים במכון המחקר לטכנולוגיה תעשייתית (ITRI) בטייוואן עבדה על ייצור יודיד עופרת (PbI2), מרכיב בכל התאים הסולאריים הכלקוגניד המיוצרים בצורה הטובה ביותר עד כה. בהתבסס על מחקר מוקדם יותר, מחקרים של מדענים אלה הראו שהטוהר וההרכב של החומר הזה יכולים להיות גורם מפתח בביצועים ברגע שהוא משולב בתא סולארי.

הממצאים שלהם מתוארים במאמר שפורסם לאחרונה ב-RRL Solar שכותרתו "שיטה חדשה לבקרת הכיוון המועדף של גבישי יודיד עופרת להשגת תאים סולאריים כלקוגנידים יעילים בעלי שטח גדול".

העבודה האחרונה של הקבוצה מדגימה כיצד המבנה והכיוון הגבישי של יודיד עופרת יכולים בסופו של דבר להשפיע באופן משמעותי על ביצועי התא. החוקרים מתארים גם שיטה פשוטה להשגת שליטה באמצעות טמפרטורה במהלך תהליך הסינתזה.

הצוות יצר תא בגודל 3.68 ס"מ² עם יעילות של 16.08 אחוזים

כאשר נעשה לתאים, PbI2 מסונתז בטמפרטורה הגבוהה יותר של 120 מעלות צלזיוס פעל בצורה הטובה ביותר, טמפרטורה שהייתה מביאה ליותר צמיחה במישור האופקי הנדרש. לתאים שנעשו עם PbI2 ב-25 מעלות צלזיוס הייתה יעילות ממוצעת של 8.8 אחוז בלבד, בעוד שלתאים שנעשו עם חומר שטופל ב-120 מעלות צלזיוס הייתה יעילות ממוצעת של 17 אחוזים, כאשר אחד מהתאים האלופים באצווה היה 17.96 אחוזים.

תאים אלה הוגדלו לשטח של 3.68 ס"מ והשיגו יעילות של 16.08 אחוזים. בקבוצה מאמינים כי לשיטה זו יש פוטנציאל חזק לשימוש בחקר מכשירים בעלי שטחים גדולים יותר.