Le Dr Xiaojing Hao et son équipe ont atteint quatre records d'efficacité au cours des deux dernières années. Crédit :Université de Nouvelle-Galles du Sud
La chercheuse en énergie solaire de l'UNSW et Scientia Fellow Dr. Xiaojing Hao et son équipe ont atteint deux records du monde d'efficacité énergétique pour le matériau des cellules solaires du futur, kesterite sulfurée.
Le Dr Hao et son équipe ont franchi la barrière d'efficacité de 10 % non seulement pour la kesterite sulfurée, mais aussi pour une cellule solaire à kesterite de taille standard, qu'il s'agisse d'un matériau sulfuré pur ou incorporant du sélénium moins souhaitable.
Le résultat, qui est publié dans un article de Énergie naturelle aujourd'hui, est le quatrième record d'efficacité consécutif réalisé par le groupe dirigé par le Dr Hao en deux ans.
Le Dr Hao dit que même si l'efficacité énergétique n'est pas encore à un niveau pouvant être utilisé dans l'industrie, les résultats sont prometteurs pour un matériau abondant et bon marché à se procurer.
« La kestérite sulfurée est un composé composé de cuivre, zinc, l'étain et le soufre – quatre éléments bon marché et abondants dans la croûte terrestre, " elle dit.
"Je les appelle des matériaux verts, car en plus d'être abondante, ils sont également non toxiques."
Kesterite sulfurée (Cu
Cependant, un inconvénient du CIGS est que l'indium est relativement rare et très demandé pour une utilisation dans les écrans plats (tels que les écrans de télévision, écrans de cahier, et écrans tactiles), ce qui veut dire que c'est cher. L'un des défis des cellules solaires est la dépendance à l'égard de matériaux rares et toxiques pour la production de cellules solaires à couche mince.
"Le prix de l'indium est déjà élevé et devrait continuer à augmenter, parce que le marché des écrans plats est en croissance, " dit le Dr Hao.
Entrez CZTS. En remplaçant l'indium et le gallium par le zinc et l'étain abondants, vous avez un composé qui remplit les critères de faible coût, souple, non toxique et abondant.
"En plus de ça, en tant que PV à couche mince autonome, Le matériau lié au CZTS a une chance d'être utilisé dans une cellule en tandem avec du silicium car sa bande interdite peut être facilement réglée sur une large plage lors de l'alliage avec d'autres éléments, ce qui le rend bien adapté aux exigences de bande interdite élevée pour les cellules supérieures des piles en tandem, " explique le Dr Hao.
« La condition préalable essentielle à un tel développement est que nous devons obtenir une efficacité énergétique de CZTS supérieure à 20 % pour que nous puissions voir une efficacité énergétique totale de plus de 30 %, " dit le Dr Hao.
Un autre avantage de l'utilisation de sulfure de kesterite est que les procédés de fabrication de CIGS sont facilement adaptables à la production de CZTS. Le fait que le film mince puisse être appliqué sur des surfaces flexibles en fait une alternative intéressante.
"Les cellules photovoltaïques flexibles sont légères, étendre leur utilisation potentielle pour l'intégration dans les bâtiments et sur d'autres surfaces inégales telles que les voitures ou les véhicules aériens sans pilote (UAV)."
Donc CZTS est bon marché, abondamment sourcé, souple, non toxique et facilement intégrable dans les processus de fabrication existants. Il manque les niveaux d'efficacité énergétique nécessaires pour que le matériau soit utilisé commercialement.
Compte tenu des progrès d'efficacité réalisés au cours des dernières années – de 7,6 % à 11 % – le Dr Hao pense qu'elle et son équipe sont sur la bonne voie pour atteindre des niveaux d'efficacité de 15 ou 20 %. Mais elle ne se fait aucune illusion que cela se produira du jour au lendemain.
"Pour chaque changement d'efficacité, nous avons besoin d'une technologie de changement radical pour y arriver, " dit le Dr Hao.
"Avec CZTS, il y a encore tant de choses que nous ne savons pas. Démêler ces inconnues est l'aventure la plus excitante."
Elle est très enthousiasmée par les récentes découvertes non publiées qui pourraient apporter des changements importants. Pour s'assurer que ces nouvelles découvertes sont développées davantage, elle fera une demande de financement pour un nouveau projet à la fin de l'année.
