Novo design de célula solar de seleneto de estanho promete eficiência de 36,45%

célula solar de seleneto de estanho

Share

Da pv magazine Global

Pesquisadores da Universidade de Rajshahi, em Bangladesh, fizeram uma nova tentativa de projetar células solares baseadas em um absorvedor de seleneto de estanho (SnSe) e afirmam que sua nova solução pode levar ao desenvolvimento de dispositivos altamente eficientes.

“O SnSe tem condutividade elétrica inata do Tipo P, o que levanta a possibilidade de usá-lo como material absorvedor na tecnologia de energia solar fotovoltaica”, disseram os cientistas, observando que esse composto alcançou até agora baixas eficiências em aplicações práticas de células solares. “De acordo com o índice Shockley-Queisser, a eficiência máxima de conversão fotovoltaica para cada tipo de estrutura SnSe é estimada em cerca de 32%.”

A célula solar está planejada para ser fabricada com um substrato de óxido de índio estanho (ITO), uma camada de janela de sulfeto de cádmio (CdS) do tipo N com um bandgap de 2,40 eV, um absorvedor SnSe do tipo p com um bandgap de 1,20 eV, uma camada de filme fino de cobre/índio/selênio (CIS) do Tipo P com um  bandgap de 1,12 eV, uma camada de campo de superfície posterior (BSF) feita de disseleneto de tungstênio (WSe 2) com um bandgap de 1,65 eV e um contato metálico de níquel (Ni).

Na configuração celular proposta, a janela de CdS tem uma espessura de 100 nm, que os cientistas disseram que atenua a absorção parasitária, e o absorvedor de SnSE tem uma espessura de 600 nm, que deve se equilibrar entre maximizar a absorção e evitar a perda devido à recombinação do portador.

“A espessura de 200 nm para o aumentador CIS representa um valor otimizado onde a espessura mais alta não aumenta significativamente a eficiência”, explicaram. “Por fim, a espessura de 100 nm para o WSe2 BSF foi escolhida porque seu impacto foi relativamente baixo neste contexto.”

O grupo de pesquisa testou o projeto da célula solar por meio de uma série de simulações por meio do  software de capacitância de célula solar SCAPS-1D, que é uma ferramenta de simulação para células solares de filme fino que foi desenvolvida pela Universidade de Ghent, na Bélgica, para modelar o desempenho de células solares.

Os pesquisadores escolheram como célula de referência um dispositivo fotovoltaico de junção única com 26,12% de eficiência de conversão de energia e baseado exclusivamente em um absorvedor SnSE e uma camada de CdS. Suas simulações mostraram que, com a adição da camada BSF, a eficiência celular pode ser elevada para 33,88%, e que a adição de uma camada CIS pode elevá-la para até 36,45%.

“Mas o dispositivo n-CdS/p-SnSe/p+-CuInSe2/p++-WSe2 proposto é capaz de gerar alta corrente e tensão”, afirmaram. “Este número indica claramente que a corrente aumenta enormemente de 38,62 mA/cm2 para 42,54.” A célula também alcançou uma tensão de circuito aberto de 1.010 V e um fator de preenchimento de 85,01%.

O projeto da célula solar foi apresentado no artigo “Modeling and efficiency enhancement of SnSe thin film solar cell with a thin CIS layer“, publicado na Results in Materials. “Essas descobertas de simulação em profundidade demonstram o enorme potencial do absorvedor SnSe com a camada de aumento de corrente CIS para a criação de uma célula solar de filme fino que é acessível e altamente eficiente”, concluíram os acadêmicos.

Este conteúdo é protegido por direitos autorais e não pode ser reutilizado. Se você deseja cooperar conosco e gostaria de reutilizar parte de nosso conteúdo, por favor entre em contato com: editors@pv-magazine.com.

Conteúdo popular

Greener aponta oportunidades em novos serviços para além da instalação fotovoltaica
03 dezembro 2024 Até 30% de economia no ACL e 1,4 milhão de VEs previstos até 2030 são algumas das oportunidades listadas pela consultoria como chances para os integra...