Sursa: britannica.com
Celule solare CIGS, din celulă solară de indiu galben selenid de cupru, aparat fotovoltaic cu peliculă subțire care utilizează straturi semiconductoare de seleniu de cupru de indiu galiu (CIGS) pentru a absorbi lumina soarelui și ao transforma în energie electrică. Deși celulele solare CIGS sunt considerate a fi în stadiile incipiente ale comercializării pe scară largă, ele pot fi produse utilizând un proces care are potențialul de a reduce costurile de producere a dispozitivelor fotovoltaice. Pe măsură ce performanța, uniformitatea și fiabilitatea produselor CIGS se îmbunătățesc, tehnologia are potențialul de a-și extinde semnificativ cota de piață și poate deveni în cele din urmă o tehnologie "perturbatoare". În plus, având în vedere pericolele de extracție și utilizare a cadmiului, celulele solare CIGS oferă mai puține preocupări legate de sănătate și mediu decât celulele solare telduride de cadmiu cu care acestea concurează.
Celulele solare CIGS au o peliculă subțire de selenură de cupru de indiu și seleniură de cupru de galiu și o cantitate de sodiu. Acest film CIGS acționează ca un semiconductor direct bandgap și formează o heterojuncțiune, deoarece bandajele celor două materiale diferite sunt inegale. Celula de film subțire este depozitată pe un substrat, cum ar fi sticla de sodă-sodă, metal sau o peliculă de poliamidă, pentru a forma contactul de suprafață din spate. Dacă un material neconductor este ales pentru substrat, un metal precum molibdenul este folosit ca conductor. Contactul de suprafață frontală trebuie să poată conduce electricitatea și să fie transparent pentru a permite luminii să ajungă la celulă. Materiale cum ar fi oxid de indiu de staniu, oxid de zinc dopat sau, mai recent, filme organice avansate bazate pe carbon nanometric, sunt folosite pentru a asigura acest contact ohmic.
Celulele sunt proiectate astfel încât lumina să intre prin contactul frontal transparent frontal și să fie absorbită în stratul CIGS. Aici se formează perechi de electroni. O "regiune de epuizare" este formată la heterojuncția materialelor tip p și n ale suprafeței dopate cu cadmiu a celulei CIGS. Aceasta separă electronii de găuri și le permite să genereze un curent electric (a se vedea și celula solară). În 2014, experimentele de laborator au produs o eficiență record de 23,2% printr-o celulă CIGS cu o structură de suprafață modificată. Cu toate acestea, celulele comerciale CIGS au eficiență mai mică, majoritatea modulelor atingând aproximativ 14% conversie.
În timpul procesului de fabricație, depunerea peliculelor CIGS pe un substrat se face frecvent într-un vid, utilizând fie un procedeu de evaporare, fie o pulverizare. Cuprul, galiul și indiul sunt depozitate la rândul lor și recuperate cu vapori de selenide, rezultând structura finală CIGS. Depunerea se poate face fără vid, folosind nanoparticule sau galvanizare, deși aceste tehnici necesită o dezvoltare mai mare pentru a fi eficiente din punct de vedere economic la scară largă. Sunt dezvoltate abordări noi care sunt mai asemănătoare cu tehnologiile de imprimare decât fabricarea tradițională a celulelor solare cu siliciu. Într-un singur proces, o imprimantă plasează picături de cerneală semiconductoare pe o folie de aluminiu. Un proces de imprimare ulterior depozitează straturi suplimentare și contactul frontal deasupra stratului respectiv; folia este apoi tăiată în foi.
Celulele solare CIGS pot fi fabricate pe substraturi flexibile, ceea ce le face potrivite pentru o varietate de aplicații pentru care fotovoltaicii cristalini curenți și alte produse rigide nu sunt adecvate. De exemplu, celulele solare flexibile CIGS oferă arhitecților o gamă mai largă de posibilități de design și design. Celulele solare CIGS sunt, de asemenea, o fracțiune din greutatea celulelor de siliciu și pot fi fabricate fără sticlă pentru a fi rezistente la șocuri. Acestea pot fi integrate în vehicule cum ar fi remorci, avioane și mașini, deoarece profilul lor redus minimizează rezistența la aer și nu adaugă o greutate semnificativă.