Imagen de SIMS de distribuciones de elementos traza en célula solar CIGS.
Materiales energéticos

Un futuro más verde

la demanda de tecnología de células solares más eficiente y de bajo coste

El cambio climático y los recientes eventos climáticos extremos hacen que la tecnología verde ahora sea más importante que nunca. El desarrollo de dispositivos de células solares novedosos y de bajo coste que maximicen la eficiencia es fundamental si la humanidad quiere alcanzar el objetivo de cero emisiones netas para 2050. Sin embargo, hay que resolver varios desafíos antes de que esto se haga realidad. 

El primer reto es encontrar mejores materiales para los dispositivos de células solares

Por ejemplo, los tradicionales paneles de silicio son voluminosos e ineficientes. Los de perovskita, por otra parte, pueden mejorar la eficiencia, ya que se pueden crear con capas muy finas y necesitan menos material en total. Otro problema es potenciar la vida útil de las células y mejorar su durabilidad, características relacionadas con las propiedades del material elegido.

Estas propiedades, junto con el rendimiento de los futuros dispositivos fotovoltaicos, dependen de los entornos químicos y microestructurales presentes. Sin embargo, crear y controlar estos entornos supone un reto enorme.

Los científicos de materiales intentan entender los vínculos entre el rendimiento, la estructura y el procesamiento para poder impulsar estas tecnologías con el fin de satisfacer nuestras crecientes necesidades energéticas.

La necesidad de mejores herramientas de microscopía

Aquí es donde la microscopía puede desempeñar un papel importante en la configuración de las células solares del futuro. La microscopía iónica y electrónica correlativa puede ayudarle a captar imágenes de las características en múltiples escalas de longitud y con alta resolución. Al mismo tiempo, se puede realizar un análisis químico preciso usando espectroscopia de rayos X con dispersión de energía (EDS), mientras que la espectrometría de masas iónicas secundarias (SIMS) puede detectar con precisión elementos traza en la superficie del material. Todas estas técnicas le pueden proporcionar los medios que necesita para desarrollar y comprender los novedosos diseños de las células solares. 

ZEISS ofrece soluciones de microscopía iónica y electrónica correlativa
Estas soluciones proporcionan la información analítica detallada que necesitan los investigadores actuales. Los microscopios de ZEISS le ayudan a determinar de forma rápida y fácil los entornos químicos y estructurales en películas delgadas, células solares monocristalinas y policristalinas. Puede captar imágenes de materiales sensibles al haz, como perovskitas con las capacidades de captura de imágenes a baja tensión de la óptica Gemini, las distribuciones de elementos traza con la máxima resolución usando la captura de imágenes SIMS, y analizar de forma eficiente las distribuciones de elementos en 2D y 3D con EDS. 

El siguiente paso

Obtenga más información sobre el catálogo de microscopía y sobre cómo le puede ayudar ZEISS a impulsar su investigación en células solares.

Imágenes de aplicación

  • Superficie de una célula solar CIGS sobre un sustrato de alúmina, captada con GeminiSEM a 1,8 kV usando el detector Inlens SE para resaltar la topografía de la superficie.

    Superficie de una célula solar CIGS sobre un sustrato de alúmina, captada con GeminiSEM a 1,8 kV usando el detector Inlens SE para resaltar la topografía de la superficie.

  • Perfil de superficie de una célula solar con grabado láser captado en LSM 700 MAT, EC Epiplan-Apochromat 50x/0,95, pila original: 80,1 μm x 80,1 μm x 8,2 μm, 512 μm x 12 píxeles x 55 secciones

    Célula solar con grabado láser, topografía de la superficie en 3D, EC Epiplan-Apochromat 50x/0,95, pila original: 80,1 μm x 80,1 μm x 8,2 μm, 512 μm x 12 píxeles x 55 secciones

Superficie de una célula solar CIGS sobre un sustrato de alúmina, captada con GeminiSEM a 1,8 kV usando el detector Inlens SE para resaltar la topografía de la superficie.
Superficie de una célula solar CIGS sobre un sustrato de alúmina, captada con GeminiSEM a 1,8 kV usando el detector Inlens SE para resaltar la topografía de la superficie.

Superficie de una célula solar CIGS sobre un sustrato de alúmina

Imagen captada con GeminiSEM a 1,8 kV usando el detector Inlens SE para resaltar la topografía de la superficie.


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Descargas

  • ZEISS Crossbeam and ZEISS ORION NanoFab

    Alkali Diffusion in CIGS Solar Cells Studied by Gallium and Neon SIMS

    1 MB