Prototyp krzemowego ogniwa fotowoltaicznego z dodatkowymi poziomami energetycznymi w paśmie wzbronionym, wytworzony technologią implantacji jonowej

Ogólne informacje o projekcie

• Oś priorytetowa: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego
• Działanie: Badania naukowe i prace rozwojowe
• Poddziałanie: Projekty aplikacyjne
• Okres realizacji projektu: od 01.10.2017 do 30.09.2022
• Wartość projektu: 85 000, 00 zł
• Kierownik B+R Projektu - dr hab. inż. Paweł Węgierek, prof. uczelni

Na koniec stycznia 2021 r. moc zainstalowana fotowoltaiki w Polsce wyniosła 4115,2 MW. Oznacza to wzrost o 250,3 proc. w stosunku do stycznia 2020 r. Natomiast przez cały styczeń 2021 r. moc instalacji fotowoltaicznych zwiększyła się o 155 MW. Największy udział w tych instalacjach stanowią ogniwa wykonane na bazie krzemu. Analiza literatury krajowej, jak i światowej, wykazuje, że znaczna część badań naukowych i prac rozwojowych ukierunkowana jest na opracowanie technologii, która pozwoli na zwiększenie sprawności krzemowych ogniw PV, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów wytworzenia całych modułów PV, co ostatecznie przełoży się na zwiększenie opłacalności budowy instalacji fotowoltaicznych. Jedną z aktualnych metod zwiększania sprawności ogniw PV jest wprowadzanie dodatkowych poziomów energetycznych w paśmie wzbronionym półprzewodnika (ogniwa IBSC i IPV) oraz coraz szersze wykorzystywanie inplantacji jonowej w procesie produkcji. Projekt wpisuje się w ten kierunek i jest konsekwencją wieloletnich badań nad identyfikacją i opracowaniem sposobu generowania dodatkowych poziomów energetycznych w krzemie.
Prowadzone od wielu lat przez członków zespołu projektowego badania nad zmianą właściwości elektrycznych krzemu, poprzez wykorzystanie implantacji jonów neonu, doprowadziły do opracowania autorskiej metody wytwarzania i identyfikacji dodatkowych poziomów energetycznych w strukturze pasmowej krzemu i arsenku galu. Biorąc pod uwagę tendencje rynkowe, polegające na coraz szerszym wykorzystaniu implantacji jonowej w produkcji ogniw PV, wdrożenie naszej metody stało się realne i uzasadnione ekonomicznie. Zastosowanie technologii implantacji jonowej zapewnia wyższą wydajność i obniża koszty, nie tylko poprzez zwiększenie precyzji domieszkowania, ale także przez skrócenie poszczególnych etapów wytwarzania ogniwa. Głównym wyzwaniem technologicznym projektu jest określenie optymalnej dawki i energii implantacji jonów neonu oraz rodzaju domieszki podłoża, w aspekcie wytwarzania dodatkowych poziomów energetycznych o wcześniej założonych wartościach energii z zakresu szerokości pasma zabronionego krzemu.