W 2009 roku, kiedy zaczęły pojawiać się ogniwa cienkowarstwowe kalcytowe, wydajność konwersji wynosiła zaledwie 3,8% i bardzo szybko wzrosła. W jednostce 2018 wydajność laboratoryjna przekroczyła 23%. Podstawowy wzór sumaryczny związku chalkogenkowego to ABX3, a pozycja A to zazwyczaj jon metalu, taki jak Cs+ lub Rb+, lub organiczna grupa funkcyjna, taka jak (CH3NH3;), [CH(NH2)2]+; pozycja B to zazwyczaj kationy dwuwartościowe, takie jak jony Pb2+ i Sn2+; pozycja X to zazwyczaj aniony halogenowe, takie jak Br-, I-, Cl-. Poprzez zmianę składników związków, zabroniona szerokość pasma związków chalkogenkowych jest regulowana w zakresie od 1,2 do 3,1 eV. Wysokosprawna konwersja fotowoltaiczna ogniw chalkogenkowych o krótkich długościach fali, nałożona na ogniwa o wyjątkowej wydajności konwersji o długich długościach fali, takie jak heterogeniczne ogniwa z krzemu krystalicznego, może teoretycznie uzyskać sprawność konwersji fotowoltaicznej na poziomie ponad 30%, przekraczając tym samym teoretyczną sprawność konwersji ogniw z krzemu krystalicznego wynoszącą 29,4%. Do 2020 roku ta bateria warstwowa osiągnęła już sprawność konwersji na poziomie 29,15% w berlińskim laboratorium Heimholtza w Niemczech, a ogniwa warstwowe z chalkogenków i krzemu krystalicznego są uważane za jedną z głównych technologii baterii nowej generacji.
Warstwę chalkogenidową wykonano metodą dwuetapową: najpierw na powierzchni komórek heterozłączowych o puszystych powierzchniach osadzono porowate warstwy Pbl2 i CsBr przez współodparowanie, a następnie pokryto roztworem halogenku organicznego (FAI, FABr) metodą powlekania wirowego. Roztwór halogenku organicznego wnika w pory nałożonej metodą parowania warstwy nieorganicznej, a następnie reaguje i krystalizuje w temperaturze 150 stopni Celsjusza, tworząc warstwę chalkogenidową. Grubość tak otrzymanej warstwy chalkogenidowej wynosiła 400-500 nm i została ona połączona szeregowo z leżącą poniżej komórką heterozłączową w celu optymalizacji dopasowania prądowego. Warstwy transportu elektronów na warstwie chalkogenidowej to LiF i C60, otrzymane sekwencyjnie metodą termicznego osadzania z fazy gazowej, a następnie osadzanie warstw atomowych warstwy buforowej SnO2 i rozpylanie magnetronowe TCO jako transparentnej elektrody przedniej. Niezawodność tego złożonego ogniwa jest lepsza od ogniwa jednowarstwowego z chalkogenkiem, ale stabilność powłoki chalkogenku pod wpływem czynników środowiskowych, takich jak para wodna, światło i ciepło, nadal wymaga poprawy.
Czas publikacji: 20-10-2023