Зростання ефективності та стабільності тонкоплівкових сонячних елементів з олова моносульфіду завдяки інтерфейсу германієвого оксиду

Наношари германієвого оксиду: новаторський підхід до покращення сонячних елементів на основі SnS

Чи знали ви, що традиційні сонячні елементи мають певні обмеження щодо ефективності через структурні дефекти та реакції, які виникають на межі матеріалів? Але дослідники з Чоннамського національного університету в Республіці Корея знайшли спосіб вирішити цю проблему, особливо для тонкоплівкових сонячних елементів на основі полісуфіду олова або SnS.

SnS – це матеріал, який є безпечним для навколишнього середовища та недорогим. Він отримує багатообіцяючі характеристики з погляду оптичного збору енергії. Проте на практиці його ефективність часто нижче очікуваної через паразитні реакції на інтерфейсі з заднім металевим контактом. Саме тут на допомогу приходить наномасштабний шар германієвого оксиду, розроблений командою під керівництвом професора Дже-Йонга Хео та доктора Рагула Кумара Ядава.

Прорив у технології: Ультратонкий германієвий оксидний шар

У своєму революційному підході, дослідники виготовили ультратонкий шар германієвого оксиду між заднім молібденовим контактом та поглиначем SnS, що дозволяє значно зменшити структурні дефекти та небажані хімічні фази під час виготовлення пристроїв при високих температурах.

Процес створення шару GeOx передбачає осадження пари, за якого тонка плівка германію поступово окислюється до контрольованої товщини в 7 нанометрів. Ця методика є масштабованою та підходящою для промисловості.

Переваги використання GeOx

Використання GeOx сприяє покращенню мікроструктури SnS, збільшуючи розмір і однорідність зерен, що полегшує переміщення заряду. Завдяки цим змінам, підвищуються показники збору заряду та зменшуються електричні втрати, що загалом покращує продуктивність сонячних елементів.

Тестування ефективності цих нових елементів показало збільшення ефективності перетворення енергії з 3.71% до 4.81%. Ці результати є однією з найвищих ефективностей, досягнутих на сьогоднішній день для сонячних елементів, заснованих на SnS.

Загальні наслідки для технологій

Окрім сонячних елементів, ця інновація має потенціал для застосування у найрізноманітніших технологічних галузях. Покращення контролю металевих і напівпровідникових інтерфейсів може знизити контактний опір у тонкоплівкових транзисторах, підвищити продуктивність термоелектричних модулів, чутливість сенсорів, надійність гнучкої електроніки тощо. Відкриття також зачіпає сфери фотоелектричних детекторів і