Pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) e da Johannes Kepler University Linz desenvolveram um método simples de co-evaporação para sintetizar nanopartículas de disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGSe). As nanopartículas são auto-montadas em uma película fina enquanto formam nanocristais de seleneto. Quando combinada com uma camada tampão de sulfeto de cádmio (CdS), a célula solar baseada em nanopartículas CIGSe produz uma eficiência de conversão de energia aprimorada de cerca de 12,6%, um aumento absoluto de 2,5% em comparação com um dispositivo de referência sem nanopartículas.

As células solares CIGSe ultrafinas prometem baixo consumo de material e produção econômica, mas a eficiência da célula sofre com a absorção insuficiente de luz na região do infravermelho próximo (NIR) devido à espessura reduzida da camada CIGSe absorvente de luz. Para superar este problema, pesquisadores do HZB e da Universidade Johannes Kepler Linz introduziram uma nova estratégia para sintetizar nanopartículas CIGSe.

As nanopartículas são auto-montadas em uma película fina durante o processo de co-evaporação. Devido à alta energia livre de superfície das nanopartículas, os átomos de seleneto da camada tampão CdS podem facilmente migrar para o filme CIGSe e formar nanocristais de seleneto com tamanho e distribuição espacial controlados. A formação de nanocristais de seleneto pode estender a borda de absorção de luz para a região NIR e aumentar a conversão da luz NIR.

A célula solar otimizada baseada em nanopartículas CIGSe apresenta uma eficiência de 12,6%, o que representa uma melhoria considerável em comparação com uma célula de referência sem nanopartículas. Este estudo demonstra uma abordagem simples e escalonável para fabricar células solares CIGSe ultrafinas de alto desempenho. A abordagem também poderia ser estendida a outras células solares de película fina, como CdTe e CZTSSe.