Портманто микроморф — это комбинация слов микрокристаллический и аморфный. Он используется для типа кремниевой многопереходной тонкопленочной солнечной ячейки .
Микроморфные ячейки – это тонкопленочные солнечные ячейки , основанные на архитектуре мультиперехода , состоящей из двух солнечных ячеек , которые уложены друг на друга. В то время как тонкая верхняя ячейка из аморфного кремния поглощает синий свет, более толстая нижняя ячейка из микрокристаллического кремния поглощает красный и ближний инфракрасный свет, что позволяет этой так называемой тандемной ячейке охватывать более широкий диапазон солнечного спектра .
Поскольку ширина запрещенной зоны аморфного кремния (1,7 эВ) и микрокристаллического кремния (1,1 эВ) хорошо подходят для тандемных солнечных элементов, предел Шокли-Квайссера этого элемента позволяет достичь эффективности преобразования более 30%. В действительности этот предел недостижим, и типичная стабильная эффективность составляет около 9% (мировой рекорд 11,7%). Это намного превышает стабильную эффективность тонкопленочных кремниевых солнечных элементов с одним переходом, которая составляет около 6%. Одной из причин низкой стоимости тонкопленочных кремниевых солнечных элементов является их очень малая толщина (2 мкм) по сравнению с кремниевой пластиной (200 мкм). В красном и инфракрасном диапазоне длин волн 2 мкм кремния недостаточно для поглощения всего света, поэтому необходимо «улавливание света».
Преимущество подхода микроморфа в том, что он сохраняет толщину аморфной верхней ячейки низкой. Это снижает эффект деградации, вызванной светом ( эффект Стеблера-Вронского ). В многопереходных ячейках верхняя и нижняя ячейки должны вырабатывать одинаковый ток. Но верхняя ячейка ограничена эффектом Стеблера-Вронского , и поэтому необходимы улавливание света и промежуточный отражатель, чтобы поддерживать толщину верхней ячейки низкой, одновременно увеличивая ее ток.
Промежуточный отражатель представляет собой слой (IRL) оксида цинка (промежуточный отражатель ZnO: ZIR) или оксида кремния (промежуточный отражатель SiOx: SOIR) между верхней и нижней ячейкой. Благодаря более низкому показателю преломления, примерно 2 по сравнению с окружающим кремнием (4), свет отражается обратно в верхнюю ячейку. Это увеличивает ток верхней ячейки примерно с 10 мА/см 2 до 12 мА/см 2 , но уменьшает ток нижней ячейки на такую же величину.
Это искусственное слово впервые было упомянуто в научной публикации исследовательской группы профессора Арвинда Шаха из Университета Невшателя автором Дж. Мейером в 1995 году [1] , но оно основано на длительных пионерских исследованиях нескольких авторов и нескольких лет. Подробный список публикаций см. на двух основных веб-сайтах публикаций исследовательской группы по адресу http://pvlab.epfl.ch и по адресу https://web.archive.org/web/20110222142422/http://www.fz-juelich.de/ief/ief-5/publicger/
Спустя годы другие европейские, японские и американские исследовательские группы начали исследования в области повышения эффективности преобразования энергии тонкопленочных кремниевых солнечных элементов, используя концепцию многослойных солнечных элементов, назвав микроморфное устройство «гибридным» солнечным элементом, а микрокристаллический кремниевый поглотитель — «нанокристаллическим» или даже «поликристаллическим» кремнием.
Недавно было заявлено, что слово «микроморф» принадлежит производителю оборудования для инструментов с кремниевым покрытием, но в патентном решении это заявление не было принято Европейскими патентными ведомствами . [2]