Fonte: britannica.com
Célula solar CIGS, em célula solar de seleneto de cobre e índio gálio, dispositivo fotovoltaico de película fina que utiliza camadas semicondutoras de cobre selênio de índio gálio (CIGS) para absorver a luz solar e convertê-la em eletricidade. Embora as células solares CIGS sejam consideradas nos estágios iniciais da comercialização em larga escala, elas podem ser produzidas usando um processo que tem o potencial de reduzir o custo de produção de dispositivos fotovoltaicos. À medida que o desempenho, a uniformidade e a confiabilidade dos produtos CIGS melhoram, a tecnologia tem o potencial de expandir significativamente sua participação de mercado e pode eventualmente se tornar uma tecnologia “disruptiva”. Além disso, dados os perigos da extração e uso de cádmio, as células solares CIGS oferecem menos preocupações com a saúde e o meio ambiente do que as células solares de telureto de cádmio com as quais competem.
As células solares CIGS apresentam uma fina película de seleneto de cobre e índio e seleneto de gálio de cobre e uma quantidade vestigial de sódio. O filme CIGS age como um semicondutor de bandgap direto e forma uma heterojunção, já que os bandgaps dos dois materiais diferentes são desiguais. A célula de película fina é depositada sobre um substrato, como vidro de soda-cal, metal ou uma película de poliamida, para formar o contato da superfície traseira. Se um material não condutor for escolhido para o substrato, um metal como o molibdênio é usado como condutor. O contato da superfície frontal deve ser capaz de conduzir eletricidade e ser transparente para permitir que a luz alcance a célula. Materiais como óxido de índio estanho, óxido de zinco dopado ou, mais recentemente, filmes orgânicos avançados baseados em carbono nano-engenheirado são usados para fornecer esse contato ôhmico.
As células são projetadas de modo que a luz entre pelo contato ôhmico frontal transparente e seja absorvida pela camada CIGS. Há pares de elétrons-buracos são formados. Uma “região de depleção” é formada na heterojunção dos materiais tipo-p e n da superfície dopada com cádmio da célula CIGS. Isso separa os elétrons dos buracos e permite que eles gerem uma corrente elétrica (veja também célula solar). Em 2014, experimentos de laboratório produziram uma eficiência recorde de 23,2% por uma célula CIGS com uma estrutura de superfície modificada. No entanto, as células CIGS comerciais têm menores eficiências, com a maioria dos módulos atingindo cerca de 14% de conversão.
Durante o processo de fabricação, a deposição de filmes de CIGS em um substrato é freqüentemente feita em vácuo, usando um processo de evaporação ou de sputtering. Cobre, gálio e índio são depositados por sua vez e recozidos com um vapor de seleneto, resultando na estrutura final do CIGS. A deposição pode ser feita sem vácuo, usando nanopartículas ou galvanoplastia, embora essas técnicas exijam mais desenvolvimento para serem economicamente eficientes em grande escala. Estão sendo desenvolvidas novas abordagens que são mais semelhantes às tecnologias de impressão do que a fabricação tradicional de células solares de silício. Em um processo, uma impressora coloca gotas de tinta semicondutora sobre uma folha de alumínio. Um processo de impressão subsequente deposita camadas adicionais e o contato frontal no topo dessa camada; a folha é então cortada em folhas.
As células solares CIGS podem ser fabricadas em substratos flexíveis, o que as torna adequadas para uma variedade de aplicações para as quais as fotovoltaicas cristalinas atuais e outros produtos rígidos não são adequados. Por exemplo, as células solares CIGS flexíveis oferecem aos arquitetos uma gama maior de possibilidades em estilo e design. As células solares CIGS também são uma fração do peso das células de silício e podem ser fabricadas sem vidro para serem resistentes a quebra. Eles podem ser integrados em veículos como reboques de trator, aviões e carros, pois seu perfil baixo minimiza a resistência do ar e não adiciona peso significativo.
