MRS 2007 Spring Meeting. San Francisco

Transkrypt

1 MRS 2007 Spring Meeting San Francisco

2 Konferencja 36 sympozjów: Electronic and Magnetic Materials Polymers, Hybrids and Biomaterials Optical Materials and Phenomena Nanoscale Materials, Properties and Applications Sympozjum Y: Thin-Film Compound Semiconductor Photovoltaics

3 Y1 Growth and Performance of Compound Thin Film Solar Cells W y k ł a d o t w i e r a j ą c y : Challenges in Understanding Chalcopyrite Semiconductors fo Photovoltaics Hans Werner Schock Złożoność materiału u preferuje strukturalne metody charakteryzacji cięż ężko jest powiąza zać własności elektryczne z budową strukturalną materiału Metody strukturalne pozwalają nam opracować optymalna procedurę wzrostu In-situ X-ray diffraction analiza wzrostu, pozwala obserwować na bieżą żąco wzrost i zmiany strukturalne, ewentualne tworzenie się defektów w na wskutek oddziaływania różnych r faz podczas wzrostu EBSD Electron Backscatter Diffraction budowa ziaren

4 Y1 Nowe Techniki - Japonia Laser-Assisted Deposition (LAD) - w początkowej fazie wzrostu impulsy lasera 248 nm - lepsza jakość ziaren - LAD: (V oc =0.624 V, J sc =34.7 ma/cm 2, FF=0.662, 14,4%) - standardowy proces: (V oc =0.659V, J sc =34.8 ma/cm 2, FF=0.709, 16,3%) - mniejsza rekombinacja na granicach ziaren Se radical beam source - ukierunkowanie selenu zamiast ewaporacji - bardziej gładka g powierzchnia Dla mniejszej mocy źródła a selenu (RF 100W) brak efektu light soaking (mniej defektów)

5 Y2 Novel Materials and Processes InGaAs: : (California( California) η = 5.8% CdMgTe: : (NREL) η = 8.04% bufor ZnS:In 2 S 3 (HMI) η = 14% Nanokryształy CIS: (HMI, Uniwersytet Gdański) CdTe: : przezroczysty tylny kontakt: ZnTe:Cu, ZnTe:N (η =9.1%) zastosowanie do ogniw tandemowych

6 Y4 Defects and Impurities Metastable Defect Distribution in CIGS Solar Cells and Their Impact on Device Efficiency Małgorzata Igalson Understanding Metastable Defect Creation in CIGS by Detailed Modeling and Measurements on Bifacial Solar Cells Jin Woo Lee eksperyment oświetlanie 780 nm odpowiedzialne: centra rekombinacyjne odpowiedzialne: konwersja kompensujących donorów w do akceptorów

7 Y4 Defects and Impurities Energetics of Both Minority and Majority Carrier Transitions through Deep Defects in Wide Gap Pentenary Cu(In,Ga)(S,Se) 2 Thin Film Solar Cells Adam Halverson Profile N a w funkcji W Fotopojemność Model

8 Y5 Industrial Perspectives CdTe Antec Solar GmbH (Niemcy) - panele 60 x 120 cm 2, 43 W, 50 W m 2 rocznie - wydajność ść: : 7 10%, w planach 14% CdTe - First Solar (Ohio, US) - najtańsze na rynku $ 1.58/W - w planach $ 1/W CIGS Nanosolar (US) - CIGS z roztworu, - ogniwa na folii, - rapid thermal processing, - roll-to to-roll processing etc.)

9 Y7 Contacts and Interfaces w funkcji Ga/(In+Ga In+Ga) dla x<0.3 ; ΔE C < 0, na pow. przerwa > objęto tości, Cu-poor ODC? dla x> wnętrze CIGS dodatnie ΔE C, na pow. bliżej 0 CIGS + H2O vs standard (Ga=40 %, + H2O) proces z wodą zmienia przebieg pasm na interfejsie, ΔE C 0 zmienia się na ΔE C < 0; rejon interfejsu bardziej zubożony ony w Cu jak to pogodzić z naszą obserwacją, że e bariera na transport w przód d z H 2 O mniejsza?

10 Y8,9 Grain Boundaries and Inhomogenities Impact of Nonuniformities on Thin Cu(In,Ga)Se2 Solar Cell Performance Ana Kanevce - modelowanie ogniwa jako 2D siatki połą łączonych diód - defekt strukturalny dioda o mniejszym V oc (weak diode) lub izolowany R sh wpływ powierzchni obszaru o mniejszym V oc na wydajność ogniwa Wpływ diód o mniejszym V oc Wpływ R sh Can Grain Boundaries Improve the Performance of Cu(In,Ga)Se 2 Solar Cells Uwe Rau - Nie.. ( w realnym przypadku)

11 Y10,13 Structural, Optical and Electronic Characterization Polarized Luminescence of Defects in CuGaSe 2 Susanne Siebentritt -Zastosowanie fotoluminescencji na wskutek wzbudzenia światłem spolaryzowanym pozwala wyciągna gnać wnioski co do symetrii defektów w biorących udział w luminescencji. W PL obserwowane sąs trzy płytkie p akceptory Wniosek z pomiarów: defekty zlokalizowane sąs na miejscach metali, są więc c tylko 4 możliwo liwości: V Cu V Ga, Ga Cu ( raczej nie akceptor) Cu Cu Ga

12 Y10,13 Structural, Optical and Electronic Characterization Electroluminescence from Cu(In,Ga)Se2 Thin-Film Solar Cells Uwe Rau granica Queissera-Schockleya EL i QE zmierzone Niska T: przejście donor - akceptor Wysoka T: przejście pasmo-pasmo

13 Y12.16 Plakat Kinetics of Charge Trapping in CIGS Solar Cells Aleksander Urbaniak ΔC [pf] K 290 K 300 K 310 K 320 K 330 K 0 V -1 V bias pulse konwersja akceptor - donor (V Se V Cu ) - + 2h (V2 Se V Cu ) hole emission hole capture konwersja donor - akceptor t [s] (V Se V Cu ) + - 2h (V Se V Cu ) (a) (b) 10 2 τ [s] 10 1 Obliczone energie aktywacji dosyć dobrze zgadzają się z modelem Lany ego ego CIGS η=14% / E a = 0.79 ev CGS / E a = 0.25 ev CIGS η=18.5% / E a = 0.83 ev 3,0 3,5 4,0 4,5 CIGS η=14% / E a = 0.34 ev CiGS η=18.5% / E a = 0.2 ev CGS / E a = 0.26 ev 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 1000/T [K -1 ]

14 Science as Art competition Joel Henzie, Northwestern University Obraz SEM: Złote piramidki na podłożu u krzemowym Matthew Lloyd, Cornell University Anthradithiophene

15 Science as Art competition Ee Jin Teo, National University of Singapore Na podstawie obrazu Wiliama Blake a.. Obraz fotoluminescencji z wytrawionego krzemu po uprzednim naświetleniu helem. Zmienia to lokalnie opór r krzemu. Im mocniejsza wiązka helu tym większa długod ugość fali emitowanego światła. a.

16 Wykład plenarny, Natan S Lewis, Caltech

17 Potencjał energii odnawialnej hydro 5 TW geoterm. do 20 TW wiatr 50 TW (27 % pow. Ziemi) biomasa 20 TW (31% pow) słoneczna energia 600 TW 1998: 13 TW 2050: 28 TW wg. Natana Lewisa, Caltech generacja 20 TW przy 10 % sprawności wymaga 8.8 % pow USA

18 Koszty produkcji elektryczności (USA, 2002) cent/kwh Cost 0 Coal Gas Oil Wind Nuclear Solar

19 Wnioski dostatek tanich surowców w energetycznych w dającej się przewidzieć przyszłości energia odnawialna tylko wtedy zacznie odgrywać rolę jeśli nastąpi przełom technologiczny prowadzący do znaczącej cej redukcji kosztów lub państwowa interwencja np. podatek od emisji gazów cieplarnianych

20 Alpy 2007