Répartitions d'éléments traces d'image SIMS dans une cellule solaire CIGS.
Matériaux énergétiques

Un avenir plus respectueux de l'environnement

La pression en faveur d'une technologie de cellules solaires efficace et à faible coût

Le changement climatique et les événements météorologiques extrêmes récents signifient que la technologie verte est désormais plus cruciale que jamais. Le développement de nouveaux dispositifs de cellules solaires à faible coût qui maximisent l'efficacité est essentiel si l'humanité veut atteindre la neutralité carbone d'ici 2050. Plusieurs défis doivent cependant être résolus avant que cet objectif ne soit atteint. 

Le premier défi consiste à trouver de meilleurs matériaux pour les dispositifs à cellules solaires

Par exemple, les panneaux traditionnels en silicone sont encombrants et inefficaces. Les pérovskites, en revanche, peuvent améliorer l'efficacité. En effet, elles peuvent être fabriquées avec des couches très fines et nécessitent globalement moins de matériau. Une autre problématique réside également dans l'augmentation de la durée de vie des cellules et l'amélioration de la durabilité, soit des caractéristiques liées aux propriétés d'un matériau choisi.

Ces propriétés, ainsi que les performances des futurs dispositifs photovoltaïques, dépendent des environnements chimiques et microstructuraux présents. Cependant, la création et le contrôle de ces environnements est incroyablement complexe.

Les scientifiques travaillant sur la recherche des matériaux s'efforcent de comprendre les liens entre performance, structure et traitement afin de pouvoir faire progresser ces technologies pour répondre à nos besoins énergétiques croissants.

Le besoin d'outils de microscopie améliorés

La microscopie peut jouer un rôle important dans la conception des cellules solaires de demain. La microscopie électronique et ionique corrélative peut aider à visualiser des caractéristiques sur plusieurs échelles de longueur à haute résolution. Parallèlement, une analyse chimique précise peut être effectuée à l'aide de la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDS), tandis que la spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS) peut détecter avec précision les éléments traces à la surface d'un matériau. Toutes ces techniques peuvent fournir les moyens nécessaires pour développer et comprendre de nouvelles conceptions de cellules solaires. 

ZEISS propose des solutions de microscopie électronique et ionique corrélative
Ces solutions fournissent les informations analytiques détaillées dont ont besoin les chercheurs d'aujourd'hui. Les microscopes ZEISS vous aident à déterminer rapidement et facilement les environnements chimiques et structurels dans les cellules solaires à couches minces, monocristallines et polycristallines. Vous pouvez capturer des matériaux sensibles au faisceau, comme les pérovskites, avec les capacités d'imagerie basse tension de l'optique Gemini, les répartitions d'éléments traces à la résolution maximale en utilisant l'imagerie SIMS et analyser efficacement les distributions élémentaires en 2D et 3D avec EDS. 

Votre prochaine étape

Découvrez la gamme de microscopie et découvrez comment ZEISS peut vous aider à faire avancer votre recherche sur les cellules solaires.

Images de l'application

  • Image de la surface d'une cellule solaire CIGS sur un substrat d'alumine capturée avec GeminiSEM à 1,8 kV en utilisant le détecteur Inlens SE pour mettre en évidence la topographie de la surface.

    Image de la surface d'une cellule solaire CIGS sur un substrat d'alumine capturée avec GeminiSEM à 1,8 kV en utilisant le détecteur Inlens SE pour mettre en évidence la topographie de la surface.

  • Profil de surface d'une cellule solaire avec trace laser capturé sur LSM 700 MAT, EC Epiplan-Apochromat 50x/0.95, pile d'origine : 80,1 μm x 80,1 μm x 8,2 μm, 512 μm x 12 pixels x 55 sections

    Cellule solaire avec trace laser, topographie de surface 3D, EC Epiplan-Apochromat 50x/0.95, pile d'origine : 80,1 μm x 80,1 μm x 8,2 μm, 512 μm x 12 pixels x 55 sections

Image de la surface d'une cellule solaire CIGS sur un substrat d'alumine capturée avec GeminiSEM à 1,8 kV en utilisant le détecteur Inlens SE pour mettre en évidence la topographie de la surface.
Image de la surface d'une cellule solaire CIGS sur un substrat d'alumine capturée avec GeminiSEM à 1,8 kV en utilisant le détecteur Inlens SE pour mettre en évidence la topographie de la surface.

Surface d'une cellule solaire CIGS sur un substrat d'alumine

Capturée avec GeminiSEM à 1,8 kV en utilisant le détecteur Inlens SE pour mettre en évidence la topographie de la surface.


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Téléchargements

  • ZEISS Crossbeam and ZEISS ORION NanoFab

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

    1 MB