Tecnologia de painel solar micro-calcogeneto de coevaporação térmica

Cientistas de Cingapura revisaram todas as técnicas de evaporação térmica usadas para produzir células e módulos solares de calcogeneto e descobriram que o novo método alcança maiores rendimentos e eficiências de produto, apesar de suas limitações.

Cientistas do Instituto de Pesquisa de Energia da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, investigaram como usar a evaporação térmica (TE), uma tecnologia bem estabelecida comumente usada nas indústrias de microeletrônica e fotovoltaica para produzir diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs), contatos metálicos e revestimentos em uma variedade de materiais, para fazer módulos solares de microcalcita.

"Analisamos o uso de várias técnicas baseadas em evaporação para fabricar películas finas de calcogeneto", disse a pesquisadora Annalisa Bruno à Photovoltaics, "elas variaram de deposição de fonte única relativamente simples e coevaporação de várias fontes, a evaporação de várias etapas mais complexa e uma mistura de empregar evaporação térmica com reações de gás e tratamento de solução."

Ela diz que a abordagem combinada pode aproveitar os pontos fortes de ambos os métodos, mas também tem algumas limitações, como maior complexidade e necessidade de usar solventes.

Bruno disse: "Acreditamos que a evaporação térmica é o método ideal para a deposição rápida de camadas de calcogeneto porque é facilmente escalável, não contém solventes nocivos e foi bem integrado às linhas de produção de fotônica e microeletrônica existentes".

Um dos principais problemas da coevaporação é a necessidade de otimizar extensivamente os parâmetros de deposição de calcogenetos com estequiometria complexa, especialmente quando mais de dois ou três precursores são evaporados simultaneamente, disseram os pesquisadores. Eles também observaram que longos tempos de deposição podem representar uma barreira para a produção comercial - um problema que a maioria dos estudos tende a ignorar.

Eles então propuseram uma série de técnicas para fabricar células solares de calcogeneto e miniconjuntos, que incluem evaporação térmica em uma etapa, evaporação térmica em várias etapas e deposição híbrida em várias etapas.

A equipe disse: "É desejável produzir não apenas filmes de calcogeneto evaporados, mas também módulos totalmente evaporados usando a mesma linha de fabricação".

As vantagens da técnica incluem um alto grau de controle do processo, controle preciso da espessura do filme, facilidade de anexar sequencialmente várias camadas de filme e processabilidade com baixas temperaturas de substrato. Os pesquisadores afirmam que os métodos também permitem uma melhor purificação dos precursores durante a formação do filme, excelente homogeneidade espacial em lotes de dispositivos, boa repetibilidade e altos rendimentos durante várias rodadas de fabricação.

Eles dizem: "Todo o processo pode ser controlado automaticamente e é intrinsecamente atraente em termos de fabricação em larga escala e alto volume". Eles descrevem essas técnicas de produção em sua recente publicação 'Evaporação térmica e deposição híbrida de células solares de titanita de cálcio e microconjuntos' em Joule.

Bruno diz: "Acreditamos que pesquisas futuras neste campo devem se concentrar em novos interlayers de dispositivos ideais para melhorar a qualidade e a transparência do material ativo, passivar defeitos por meio da tecnologia de vácuo e melhorar a estabilidade operacional para maximizar todo o potencial da titanita solar de cálcio evaporada termicamente dispositivos."