CdTe İnce Film Güneş Hücresinde Klorun Rolü

Birleşik Krallık’taki bilim insanları klor kullanılmasının kadmiyum tellür (CdTe) ince film güneş hücrelerinin veriminin arttırmasının ardındaki mekanizmayı açıkladı. Üretim prosesinde yeni anlaşılan kimyasal bir işlemle, güneş hücresi veriminin %25 seviyesini geçeceği ön görülmektedir.

Silikon tabanlı güneş hücreleri sektörün %90’dan fazlasını domine etse de, kadmiyum tellür (CdTe) üretimde daha düşük karbon ayak izine neden olması ve silikon güneş hücrelerine göre belli şartlarda daha avantajlı olması sebebiyle her geçen gün daha da öne çıkmaktadır.

Fakat verimlilik olarak değerlendirdiğimizde CdTe silikon hücrelerin gerisinde kalıyor ve pazarın hala sadece küçük bir kısmını oluşturmaktadır. 2016 yılına döndüğümüzde kadmiyum tellür güneş hücresi için verimlilik rekoru %22,1 ile kırıldı ve o zamandan bu yanan verimlilikte bazı geliştirmeler oldu.

Üretim sırasında CdTe malzemesi, verimliliğinin %5’in biraz altında iyileşmesine katkı sağlayacak klor ile işlenmiştir. Klorun bu işlemde hücrenin verimliliğini neden ve nasıl arttırdığı tam olarak anlaşılamadı.

Birleşik Krallık’taki Loughborough Üniversitesi’ndeki bilim insanları tarafından yürütülen çalışmada klorun kadmiyum tellür hücresinin verimini nasıl arttırdığı incelendi. Son çalışma mortaya koydu ki malzemede oluşan dizilim hatası olarak da bilinen bir bozukluk, klor katkılama ile ortadan kalktı ve bunun da verimliliği arttırdığı ortaya çıktı. Çalışma Nature Communications dergisinde “Chlorine activated stacking fault removal mechanism in thin film CdTe solar cells: the missing piece” başlığıyla yayınlandı

Tane Sınırı

Araştırma ekibi verim artışının kristaldeki tane sınırı ile ilişkili olduğunu gösterdi ve klorun bunu pasifleştirme özelliği sayesinde hücrenin verimliliğini düşüren bozuklukta elektron sıkışmamaktadır. Loughborough araştırmacısı Pooja Goddard, “Yığınlama hatalarının ortadan kalkması, verimliliğin artmasının nedeni olmasa da, ortadan kalktılarsa, bu, CdTe hücresinin iyi bir performansa sahip olacağının işaretidir” dedi.

Ekip, CdTe üretiminde klorun yaptığı işi daha iyi anlamanın daha fazla verimlilik gelişimi için bir kapı açacağını umuyor. Grup, %25 işaretinin ötesinde hücre verimliliklerini hedefliyor. Goddard, “Verimlilikteki her küçük kazanç, kadmiyum tellür ince film hücrelerin mevcut silikon teknolojisine karşı daha rekabetçi hale geldiği anlamına geliyor” dedi.