Bedeutung von Metalloxiden in Solarzellen
Metalloxide wie Nickeloxid sind eine wichtige Klasse von Halbleitern, die in Siliziumsolarzellen mit fortschrittlicher Architektur verwendet werden. Dazu müssen Nickeloxid-Schichten mit Dicken im Nanometerbereich – hunderttausendmal kleiner als die Breite eines einzelnen menschlichen Haares – hergestellt werden.
Die derzeitigen Verfahren zur Entwicklung nanometrischer Dünnfilme aus Nickeloxid sind sehr teuer, da die für die Produktion erforderliche Ausrüstung importiert werden muss. Außerdem sind die für die Entwicklung der Filme verwendeten Vorläufer, wie etwa Nickelacetylacetonat, ebenfalls teuer, was es weniger wahrscheinlich macht, dass eine solche Technologie kommerziell rentabel ist.
Wie IIT Mandi Forscher haben diesen Prozess kostengünstig gemacht
Forscher am IIT Mandi haben ein kostengünstiges Verfahren entwickelt, um ultradünne Filme aus Metalloxiden aus billigeren Ausgangsmaterialien herzustellen. Insbesondere verwendeten sie eine aerosolunterstützte chemische Gasphasenabscheidungstechnik, um eine Nickeloxid-Dünnschicht auf einem Siliziumsubstrat abzuscheiden.
Dr. Kunal Ghosh, IIT Mandi, erläuterte den Prozess: „Die aerosolunterstützte chemische Gasphasenabscheidung ist eine Technik, die zur Herstellung hochwertiger, gleichmäßiger Dünnschichten auf verschiedenen Oberflächen, einschließlich Silizium, verwendet wird, indem ein Dampfphasenvorläufer in Form von zugeführt wird ein Aerosol. Das Aerosol ermöglicht die hochpräzise Abscheidung einer breiten Palette von oxidbasierten Materialien und ist damit eine vielseitige und kostengünstige Methode für verschiedene Anwendungen in der Materialwissenschaft und -technik.“
Das Team verwendete Nickelnitrat, um Nickeloxidfilme mit einer Dicke von etwa 15 Nanometern herzustellen. Sie analysierten die Morphologie und Zusammensetzung der hergestellten Nickeloxidfilme unter Verwendung verschiedener Charakterisierungstechniken. Sie analysierten auch die Diodeneigenschaften des abgeschiedenen Dünnfilms auf dem Siliziumsubstrat und stellten fest, dass er Eigenschaften hat, die für die Herstellung von Solarzellen geeignet sind.
Derzeit befindet sich das Projekt auf dem Technologie-Reifegrad (TRL) 3, was bedeutet, dass es sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet. Mit der Weiterentwicklung und Erhöhung der TRL hat diese Technologie jedoch das Potenzial, von der Industrie übernommen zu werden. Diese Forschung wird den Herstellungsprozess von Silizium-Photovoltaikgeräten mit fortschrittlicher Architektur verbessern und die Kosten und Komplexität kommerzieller Techniken reduzieren.