Research

LIGHT-IN (Light management in thin-film solar cells)

Pagina-navigatie:

Main

Update Research data

Title	LIGHT-IN (Light management in thin-film solar cells)
Period	01 / 2007 - 01 / 2011
Status	Completed
Research number	OND1327506
Data Supplier	Website TUD

Abstract

In this project novel approaches regarding light management in thin-film silicon solar cells will be developed. Two types of thin-film based nano-structures, which have a potential for the manipulation of light propagation in opto-electronic devices, will be investigated, namely: (i) one-dimensional photonic-crystal-like structures and (ii) diffraction gratings. With the help of computer simulations the photonic-crystal-like structures using stacks of thin layers of a-Si:H, ZnO, SiNx, SiOx, and TiO2 will be designed for wavelength-selective high reflection or transmission in the visible and infra-red part of the solar spectrum. The designed structures will be fabricated and characterized in order to test their properties. Periodic diffraction gratings will be investigated which have a large potential for efficient light scattering into large angles. The effect of the height and period of periodically-structured gratings on scattering parameters such as haze and angular distribution function of scattered light will be studied. Both novel approaches for manipulating the light propagation will be implemented in solar cells.

Abstract (NL)

Om het rendement van een zonnecel te verhogen, worden allerlei technieken toegepast die ervoor zorgen dat zoveel mogelijk zonlicht de cel binnenkomt en daar blijft totdat het wordt omgezet in elektriciteit. Op dit gebied blijkt nog veel winst te boeken. In dit project worden twee nieuwe ideeën uitgewerkt voor dunnefilmzonnecellen van silicium. Deze zouden het rendement van de cellen met 30 tot 40 procent kunnen verhogen en de productiekosten tot de helft kunnen verlagen. Voor het verkrijgen van zo hoog mogelijk omzettingsrendementen in zonnecellen worden verschillende technieken toegepast. Het gaat om speciale reflectielaagjes tussen de halfgeleiderlaagjes en om specifieke texturen op de substraten van de zonnecellen. Enerzijds zorgen ze voor een maximale verstrooiing, waardoor de cel zoveel mogelijk licht kan absorberen. Anderzijds zorgen ze ervoor dat zo weinig mogelijk invallend licht uit de zonnecel ontsnapt. De genoemde lichtverstrooiingstechnieken hebben de omzettingsrendementen van zonlicht in elektriciteit fors helpen verhogen. Desondanks bestaat er nog een groot potentieel voor verdere verbetering. Het project LIGHT-IN gaat twee nieuwe benaderingen voor lichtmanipulatie onderzoeken en ontwikkelen, speciaal voor dunnefilmzonnecellen van silicium. De eerste is gebaseerd op golflengte-specifieke manipulatie van reflectie en transmissie van licht op de scheidingsvlakken van de verschillende lagen in een zonnecel. De tweede benadering richt zich op hoekselectieve manipulatie van het licht dat wordt verstrooid op ruwe scheidingsvlakken. In het project zal fundamenteel onderzoek plaatsvinden naar de beïnvloeding van lichtbundels met behulp van fotonische kristalachtige structuren en met verstrooiingsrasters ("diffraction gratings"). Vervolgens zal een aantal van deze structuren en rasters worden gemaakt en gekarakteriseerd. Er wordt gedacht aan nieuwe texturen voor staal- en aluminiumfolies (de substraten waarop zonnecellen worden aangebracht) en aanvullende verstrooiende en reflecterende lagen. Uiteindelijk zullen voor technieken met de beste perspectieven fabricageprocessen worden ontwikkeld. Absorptielagen op basis van de nieuwe technologie kunnen 50 procent dunner worden dan bestaande. Dat scheelt de helft in de productiekosten van modules en dus ook in de milieubelasting bij de productie en in de afvalfase. Tegelijkertijd zou het omzettingsrendement van dunnefilmzonnecellen op basis van silicium kunnen toenemen met 30 tot 40 procent.

Related organisations

Secretariat	Delft Institute of Microsystems and Microelectronics - DIMES (TUD)
Collaboration	ICT Delft Research Centre (TUD)
Financier	NL Agency (EL&I)
Collaboration	Energy research Centre of the Netherlands - ECN (ECN)

Other involved organisations

Helianthos B.V.

Related people

Project leader	Prof.dr. M. Zeman