Olcsóbb, jobb napelemek

A technológiák és anyagok fejlesztésével jobb hatásfokú, gazdaságosabb napelemek gyártását segítheti elő az Európai Unió támogatásával a múlt év végén zárult High-Ef és az ez év végéig befejeződő RodSol projekt. Mindkét hároméves alapkutatási projektben szerepet kapott a MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézete (MFA), amely szerkezetvizsgálatokat és hibaelemzéseket végzett, illetve végez – közölte lapunkkal Lábár János, a vékonyréteg-fizika osztály tudományos vezetője. Ezek révén egyrészt általános anyagtudományi kérdések megválaszolását segítik, másrészt visszajelzést, tanácsot adnak a többi partnernek egyes konkrét technológiai lépések értékeléséhez, módosításához.

A High-Ef projekt a multikristályos szilícium vékonyréteg-napelemek fejlesztéséhez kínál lézerdiódás megoldást a gyártóknak. A kiinduló pont az a felismerés volt, hogy az átlagos hatásfok 10 százalék fölé növeléséhez leginkább a napsugárzás keltette elektromos töltéshordozók eltűnésében közrejátszó kristályhibák sűrűségét kell ritkítani. Megoldás lehet a szemcseméret növelése (kisebb szemcsehatár) a szemcséken belüli feszültség egyidejű csökkentése mellett egy új, kétlépéses réteg-előállítási technológiával. Először egy vékony, ám nagyobb szemcsék alkotta úgynevezett magréteget kell előállítani az amorf szilícium lézeres átkristályosításával. Majd egy vastagabb amorf szilíciumréteg hőkezelésével kikényszeríthető a további, a magszemcsékkel azonos szerkezetű kristályosodás, amelynek eredményeként kialakul a teljes aktív réteg. A projektben részt vevőknek arra is ügyelniük kellett, hogy az egész ne legyen drágább, mint a jelenleg használatos technológia.

Az MFA a rétegképződési folyamatokat megvizsgálva egy módosító lépést javasolt, amelylyel nagymértékben sikerült csökkenteni a hibák előfordulását. A nyolctagú nemzetközi konzorcium ugyan még így sem érte el teljesen a célt, de egyértelműen sikerült azonosítani a jelenlegi szűk keresztmetszetet. Így várhatóan ki tudják aknázni a jobb anyagban rejlő többletlehetőségeket. Az Európai Unió összesen 2,86 millió euróval támogatta a High-Efet, amelyből 267 ezret kapott a MFA.

A jelenleg használt napelemek, amellett, hogy kis hatásfokúak, sok drága, korlátozottan rendelkezésre álló anyagot igényelnek. A 2009. január 1-je óta folyó RodSol projekt mindkét problémára igyekszik megoldást találni a szilícium nanoszálas technológia kifejlesztésével. Az elv egyszerű: a beeső napfény minél nagyobb hányadát kell az üveg- vagy fémfóliára felvitt szilícium nanoszálak erdejében „csapdába ejteni”, hogy minél több hasznosuljon fotoelektromos áramként. Az MFA ebben a projektben is elektronmikroszkópos vizsgálatokkal vesz részt, amelyek az optimális nanoszálvastagságok meghatározásához szükségesek. A számítógépes szimulációk szerint esélyt lát a 12-13 százalékos hatásfok elérésére. Az Európai Unió összesen 2,7 millió euróval támogatja a RodSolt, amelyből az MFA 217 ezret kap. G. I.

– egykristályos

– multikristályos

Vékonyréteg:

– szilícium (amorf, mikro- vagy nanokristályos)

– kadmium-tellurid (CdTe)

– réz-indium-szelenid (CIS)

– réz-indium-gallium-szelenid (CIGS)

– festékanyagokkal érzékenyített n félvezetőoxidos (DSC)

– szerves anyagú

– egykristályos

– multikristályos

Vékonyréteg:

– szilícium (amorf, mikro- vagy nanokristályos)

– kadmium-tellurid (CdTe)

– réz-indium-szelenid (CIS)

– réz-indium-gallium-szelenid (CIGS)

– festékanyagokkal érzékenyített n félvezetőoxidos (DSC)

– szerves anyagú-->