Tungsten temelli etkileyici verimliliğe sahip yarı şeffaf güneş hücresi üretildi

Stanford Üniversitesi ve Belçika’nın Imec araştırma merkezi, tungsten kullanarak ölçeklenebilir ve düşük maliyetli yarı şeffaf güneş hücreleri üretmenin yolunu açan yeni bir üretim yöntemi geliştirdi. Bu güneş hücreleri, Geçiş Metali Dikalkojenit (Transition Metal Dichalcogenides, TMDC) olarak bilinen bir teknolojiye dayanıyor ve silikonla karşılaştırıldığında daha yüksek emilim katsayıları ve yarı iletken özellikler sunuyor.

Yarı şeffef hücrelerde yüksek performans ve verimlilik

TMD güneş hücreleri, yüksek emilim katsayıları sayesinde oldukça verimli olma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, iki boyutlu bir yapıya sahip olan bu malzeme, esnekliği ve yarı şeffaf yapısıyla çeşitli yüzeylerde kullanılabilir. Bu özellikler, TMD güneş hücreleri uzay, giyilebilir teknolojiler ve inşaat sektörlerinde devrim yaratabilecek potansiyelini gösteriyor.

Stanford Üniversitesi ve Imec’in Belçika’daki araştırmacıları, wafer ölçeğinde tungsten diselenid (WSe2) filmler üretmek için yeni bir TMD üretim tekniği geliştirdi. Bu teknik, malzemenin taşıyıcı ömrünü 144 ns’ye çıkararak önceki TMD filmlerinden 14 kat daha iyi performans sağlıyor. Araştırmacılar, 30 nm’den ince bir WSe2 filmi üretmek için iki selenizasyon yöntemi kullandı: katı kaynak selenyum (SS-Se) ve hidrojen selenid (H2Se) öncülü. Katı kaynak selenyum 900 santigrat derece gibi yüksek sıcaklıklarda işlenirken, H2Se selenizasyonu 650 santigrat derece sıcaklıkta gerçekleşebiliyor. Bu süreçler sonucunda elde edilen WSe2 filmi, 1.2 ile 1.3 eV enerji band aralığına sahip oluyor ve böylelikle güneş hücresi kullanımı için ideal bir hal alıyor.

Araştırmalar, WSe2 güneş hücrelerinin doping ve temas iyileştirmeleri ile yüzde 22.3 verimlilik sağlayabileceğini gösteriyor. Bu verimlilik, ticari güneş hücreleriyle karşılaştırılabilir seviyede. Dolayısıyla esnek güneş hücrelerinin geniş çapta kullanımının önünü açıyor. WSe2 güneş hücrelerinin daha yüksek taşıyıcı ömrü, paketlenmiş bir hücrede gram başına 64 W güç sağlama veya bir güneş modülünde gram başına 3W kadar güç üretme kapasitesine sahip. Bu sonuçlar, yüksek verimli çok katmanlı WSe2 güneş hücrelerinin düşük maliyetle kitlesel üretimini kolaylaştırabilir.