Outro passo em direção às células solares III-V acessíveis

ago - 05
2019

Outro passo em direção às células solares III-V acessíveis

O Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA relata mais progressos na redução do custo das células solares III-V. Os cientistas refinaram sua “nova tecnologia D-HVPE de 50 anos de idade para acelerar a taxa de produção de células solares de arsenieto de gálio em mais de 20%. O desenvolvimento é um passo em potencial para tornar as células solares incrivelmente eficientes eficaz para propósitos cotidianos.

Arsenieto de gálio (GaAs) e outros materiais III-V – nomeados após os grupos na tabela periódica a que pertencem – estão entre os mais conhecidos em termos de potencial de eficiência para as células solares. Mas o custo até agora os limitou a aplicativos de nicho que alimentam satélites e drones.

No ano passado, cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos (NREL) começaram a trabalhar com um processo chamado epitaxia de vapor de hidreto dinâmico (D-HVPE) – que muitos na comunidade solar de P & D consideravam desatualizado e ineficiente – e descobriu que poderia reduzir bastante tempo de produção para as células, reduzindo significativamente os custos. Na época, Kelsey Horowitz, do Centro de Análise Energética Estratégica da NREL, com otimizações adicionais para o processo e economias de escala, o custo de produção das células solares III-V poderia cair entre US $ 0,20 e US $ 0,80 / W.

O NREL publicou agora detalhes da primeira dessas otimizações. Em um artigo publicado na Nature Communications, os cientistas relatam uma maior taxa de crescimento para uma camada de base de cerca de 23 segundos, em comparação com mais de oito minutos no processo anterior. “Se pudermos reduzir os custos como achamos que podemos, isso abre um grande número de mercados onde esses dispositivos seriam úteis”, disse o cientista sênior do NREL, Aaron Ptak. “Em qualquer lugar, você quer um dispositivo de alta eficiência que seja fino, leve e flexível – caixas de carregamento de eletrônicos, veículos elétricos, painéis fotovoltaicos integrados em edifícios, telhados, drones.”

Mais de 29% de eficiência

O processo D-HVPE já produziu células com 25% de eficiência. A equipe da NREL espera alcançar 27% usando seu design e diz que as maiores eficiências já alcançadas em taxas de crescimento muito mais lentas não devem estar fora de alcance. “Fundamentalmente, não vemos razão para que não possamos alcançar os 29% de eficiência do MOVPE”, disse o coautor do artigo, Kevin Schulte, referindo-se ao processo epitaxi de fase de vapor orgânico de metal. “Há alguns obstáculos técnicos que precisamos esclarecer para chegar lá, mas estamos trabalhando neles.”

A equipe usou D-HVPE para cultivar camadas de GaAs a uma velocidade de até 320 micrômetros por hora, e 206 micrômetros por hora para fosforeto de índio e gálio – usado tanto como uma camada de passivação em células de GaAs quanto uma camada de absorção de luz. Os pesquisadores do NREL também disseram que o processo elimina muitos dos caros materiais precursores necessários na produção de MOVPE.

“O que estamos prometendo é a mesma eficiência de dispositivos – a mesma qualidade de material -, mas com custo bastante reduzido”, acrescentou Ptak. “As altas taxas de crescimento que levam a um alto rendimento são uma das maneiras de reduzir custos”.

Fonte: PV – Magazine

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