Тонкоплёночные фотоэлементы можно производить быстрее и дешевле, используя микроволны

В Университете штата Орегон (США) разработан новый способ использования технологии микроволнового нагрева для производства фотоэлементов на базе Cu₂ZnSnS₄ (CZTS).

Перспективное соединение, как вы помните, может использоваться для создания тонкоплёночных фотоэлементов, которые не только дешевле аналогов, но и не так токсичны.

Структура нового фотоэлемента после микроволнового высушивания стала более однородной. (Здесь и ниже фото OSU.)

Технологам уже удавалось получать тонкоплёночные солнечные батареи на CZTS-основе при помощи смешивания наночастиц финального вещества в виде чернил, с последующим их нанесением по принтерной технологии. Проблема была лишь в том, что засыхание «чернил» из такого материала растягивалось на несколько часов. И тогда разработчики решили попробовать микроволновый нагрев, вместо обычного теплового, полагая, что благодаря более глубокому и равномерному воздействию микроволн время застывания «напечатанной» плёнки резко сократится. И действительно, теперь процесс занимает считанные минуты. А значит, на том же оборудовании можно будет выпускать в десятки раз больше фотоэлементов, чем раньше, что радикально сократит стоимость производства.

Кроме того, оказалось, что новая технология сушки предупреждает развитие дефектов в этом кристаллическом материале и позволяет получать более качественные тонкоплёночные фотоэлементы.

Для получения лабораторных образцов использовалась... обычная микроволновка.

«Новый подход действительно должен обеспечить снижение издержек, улучшить качество и масштабирование в массовом производстве, — отметил Грег Герман, адъюнкт-профессор Школы химического, биологического и экологического инжиниринга при Университете штата Орегон. — Микроволновая технология [высушивания] гарантирует более точный контроль над уровнем тепла и энергии, необходимым для достижения желаемой реакции».

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physica Status Solidi A.

Подготовлено по материалам Университета штата Орегон.