Nowy model interakcji atomowych w ogniwach słonecznych
Duża ilość strat energii w ogniwach słonecznych zachodzi na dwóch powierzchniach międzyfazowych półprzewodnika krzemowego: na powierzchni pasywacji, która zapobiega stratom elektronicznym wynikającym z użycia krzemu, oraz na powierzchni stykania się metalu, która przenosi ładunek od ogniw słonecznych. Obecne modele niedostatecznie opisują interakcje na skalę atomową, a to uniemożliwia zwiększanie wydajności. Finansowany przez UE projekt 'Modelling of interfaces for high performance solar cell materials' (HIPERSOL) powstał na rzecz opracowania I wdrożenia systemu modelowania, który rozwiązuje tę kwestię. System ten umożliwia modelowanie w skalach od poziomu atomowego w górę do pełnego rozmiaru ogniwa słonecznego, przez co pozwala na znaczące postępy technologiczne. Zespół projektu wykorzystał modele mechaniki kwantowej międzyfazowych powierzchni metalowo-krzemowych I wypróbował nowy sposób na zwiększenie skali w modelach niskoatomowych do ponad 100 tys. Atomów. Jest to pierwszy w historii przypadek wykorzystania samodzielnych modeli do całkowitego prognozowania trwałości krzemu I innych półprzewodników w ogniwach słonecznych. Kolejnym ważnym osiągnięciem był pomiar procesów rekombinacji na powierzchniach przylegania, co stanowi ważną przyczynę obniżenia żywotności ogniw słonecznych. Pomiary te udało się uzyskać zarówno teoretycznie za pomocą obliczeń, jak I doświadczalnie przy użyciu fluorescencji, uzyskując w ten sposób bardzo podobne rezultaty I jednocześnie dokonując walidacji modelu. Wielkoskalowe środowisko modelowania wykorzystano do przeanalizowania kilku kombinacji technik I materiałów. Zidentyfikowano etapy ograniczające tempo transportu elektronów, co pozwoli zwiększyć wydajność przyszłych ogniw słonecznych. System modelowania opracowany przez zespół HIPERSOL pozwolił pogłębić naszą wiedzę o rekombinacjach I ułatwił prognozowanie interakcji na skalę atomową. Na daną chwilę system oferuje kilka potencjalnych sposobów na udoskonalenie systemów ogniw słonecznych, a przy tym może mieć także zastosowanie w modelowaniu powierzchni międzyfazowych w innych dziedzinach.
