Heksagoninis boro nitridas grafeno/Si radialiniams saulės elementams (BONISOL)

 

Projekto nr.: S-MIP-22-67
Projekto tinklapis: https://en.ktu.edu/projects/hexagonal-boron-nitride-for-graphene-si100-radial-solar-cells-bonisol/

Projekto aprašymas:

Rekordiniai, silicio saulės elementų šviesos keitimo efektyvumai buvo pasiekti legiruotą monokristalinį silicį pakeičiant amorfinio silicio ir kristalinio silicio heterosandūromis. Kitas silicio saulės elementų tobulinimo žingsnis teorinės efektyvumo ribos ir pigesnių gamybos metodų link yra nelegiruotų, aukštu išlaisvinimo darbu pasižyminčių medžiagų naudojimas vietoj legiruoto a-Si:H p-tipo ar n-tipo kontaktų. Taip siekiama išvengti rekombinacijos, vykstančios dėl silicio legiravimo, ir nuodingų dujų naudojamų a-Si:H sintezei. Grafenas pasižymi keletu privalumų prieš nelegiruotas, aukštu išlaisvinimo darbu pasižyminčias medžiagas, nes jis gali būti naudojamas tiek kaip permatomas laidininkas bei kaip medžiaga indukuojanti elektrinį lauką.

Radialinio tipo saulės elementų architektūra yra perspektyvi tolimesniame grafeno/Si saulės elementų vystyme. Ji suteikia pakankamai didelį atspindžio slopinimą ir išlaiko pusiausvyrą, tarp geresnio krūvininkų atrankumo/kontakto pasyvacijos (storesni sluoksniai) ir geresnio krūvininkų ištraukimo (plonesni sluoksniai), atsiejant krūvininkų kaupimąsi dėl šviesos sugerties. Tokiems saulės elementams perneštas grafenas turi būti keičiamas tiesiogiai užaugintu, kad užtikrinti sudėtingos geometrijos paviršiaus vienodą padengimą ir išvengti nereikalingų adsorbatų bei raukšlių.

Paviršiaus rekombinacija turėtų būti mažinama, kartu su atspindžio mažinimu, kad pagerinti grafenu paremtų saulės elementų šviesos konversijos efektyvumą. Tai galima pasiekti naudojant dielektrinį pasluoksnį. Heksagoninės struktūros boro nitridas (h-BN) užtikrina tinkamą silicio paviršiaus pasyvaciją ir epitaksinį, didesnių matmenų, mažo defektų tankio, grafeno nanodalelių augimą. Visgi didžioji dalis grafeno sintezės ant h-BN eksperimentų buvo atlikti ant pernešto boro nitrido ar boro nitrido auginto ant vario folijos. Tiesioginė sintezė, tiek boro nitrido ant silicio, tiek grafeno ant boro nitrido yra būtina. Tokiu būdu, siūlomas tyrimas siekia pagerinti grafeno/silicio saulės elementų efektyvumą naudojant radialinę, grafenu dengtų mikrostulpelių ir tiesiogiai sintezuoto BN tarpsluoksnio, saulės elementų architektūrą.

Projekto uždaviniai:

BN sintezė ant plokščio Si(100) paviršiaus ir jų sudėties, struktūros bei morfologijos tyrimas.
Grafeno sintezė ant BN dengto plokščio Si(100) paviršiaus ir jų struktūros bei morfologijos tyrimas.
BN ir grafeno/BN sintezė ant Si stulpelių bei jų struktūros ir morfologijos tyrimas.
Grafeno/BN/Si saulės elementų gamyba bei elektrinių ir fotovoltinių savybių tyrimas.

Projekto finansavimas:

Lietuvos mokslo tarybos parama moksliniams tyrimams, Mokslininkų grupių projektai

Projekto rezultatai:

Projektas prasidėjo 2022.06.01

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2022-06-01 - 2025-03-31

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas