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研究人员提高低成本太阳能电池的效率
2022年10月11日    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com    |  投稿

随着2021全球与能源相关的二氧化碳排放量达到历史新高,对清洁能源的需求比以往任何时候都更加迫切。太阳能是替代化石燃料的一种能源。中国华中科技大学光电子学国家实验室(WNLO)和光电子信息学院的Chao Chen表示,太阳能电池是用多种材料开发的,但硒(Se)是一个理想的选择,因为它成本低、稳定且无毒。

然而,其低熔点和宽禁带限制了其效率鈥攖他所处的范围内不可能存在电子态。现在,陈和其他研究人员通过将硒与碲(Te)合金化,克服了这些限制,使硒太阳能电池成为更具吸引力的选择。

研究人员在《光电前沿》杂志上发表了他们的研究结果。

研究人员称,单结太阳能电池的最佳带隙范围为1-1.5 eV,但硒的带隙约为1.8 eV,这使得其比用于太阳能电池的理想范围更宽。研究人员通过将硒与碲配对,将太阳能电池调整到肖克利·奎瑟极限,这是单结太阳能电池的最大理论效率。

华中科技大学光电信息学院副教授陈说:“将具有相同晶体结构和窄带隙的碲合金化[硒],可以调整带隙并提高熔点,从而扩大吸收光谱并提高[硒太阳能电池]薄膜的质量。”,谁是通讯作者。“因此,Se1-xTex合金有望实现太阳能电池效率的提高。”

研究人员还将氧化锌(ZnO)用作太阳能电池制造中的电子传输层,因为氧化锌和硒/碲的界面具有适当的带线排列和温和的反应。

陈说:“氧化锌被选为电子传输层,它可以与硒发生轻微反应,以增强其界面粘附力,减少悬垂键,从而减少界面缺陷。”。

陈说,氧化锌的使用是这项研究的新内容之一,研究人员对硒碲太阳能电池的某些方面进行了分析。

Chen说:“通过光强相关电流电压、电容电压和温度相关导纳的表征,分析了Se1-xTex合金太阳能电池的复合机理和缺陷类型,这将有助于进一步优化Se1-xTex合金系统。”。

在制造了带有氧化锌电子传输层的新型硒碲太阳能电池后,研究人员发现,这种新材料保留了先前已知的积极特征,即具有较大的吸收系数,并且在提高效率的同时具有很强的光电导性。

陈说:“ZnO/Se0.7Te0.3太阳能电池在空气中放置九个月后,其效率已经翻了一番多。”。“ZnO/Se0.7Te0.3被证明是一种具有能带匹配和紧密结合的优良结,初步达到了1.85%的效率。”

研究人员现在正在寻求改进太阳能电池的制造,然后扩大技术规模。

“下一步将是制备高质量的Se1-xTex合金薄膜鈥攅石灰孔和空位缺陷等鈥攁nd优化器件结构鈥攁添加空穴传输层等鈥攕o进一步提高Se1-xTex合金太阳能电池的效率,实现大规模生产。”

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