研究人員獲得了太陽能材料飆升效率的關(guān)鍵見解

點(diǎn)綴著風(fēng)景和屋頂?shù)乃{(lán)色太陽能電池板通常由晶體硅制成，這種半導(dǎo)體半導(dǎo)體幾乎可以在每個(gè)電子設(shè)備中找到。

在過去十年中，科羅拉多州立大學(xué)的研究人員通過制造和測(cè)試超出硅能力的新材料，開創(chuàng)了提高太陽能性能和成本的開創(chuàng)性研究。他們專注于一種有望替代硅的材料，稱為碲化鎘。

科羅拉多州立大學(xué)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)支持的下一代光伏中心的研究人員與英國(guó)拉夫堡大學(xué)的合作伙伴合作，報(bào)道了碲化鎘薄膜太陽能電池的性能如何通過增加另一個(gè)來進(jìn)一步改善的重大突破材料，硒。他們的研究結(jié)果發(fā)表在本月早些時(shí)候的“ 自然能源 ”雜志上，是“新聞與觀點(diǎn)”一文的主題。

“我們的論文正確地了解了我們將硒與碲化鎘合金化時(shí)會(huì)發(fā)生什么，”下一代光伏中心主任，機(jī)械工程系副研究員Kurt Barth說。

到目前為止，人們還不清楚為什么添加硒能夠創(chuàng)造破紀(jì)錄的碲化鎘太陽能電池效率 - 能量輸出與光輸入的比率 - 僅略高于22%。與CSU的合作者WS Sampath和Amit Munshi一起，Barth和一支國(guó)際團(tuán)隊(duì)解開了這個(gè)謎團(tuán)。他們的實(shí)驗(yàn)表明，硒克服了碲化鎘晶體中原子級(jí)缺陷的影響，為更廣泛，更便宜的太陽能發(fā)電提供了新的途徑。

CSU團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中制造的碲化鎘薄膜使用的材料比傳統(tǒng)的硅太陽能電池板少100倍。因此它們更容易制造，并且它們幾乎在理想波長(zhǎng)下吸收太陽光。所生產(chǎn)的電力鎘碲化光伏電池是成本最低的太陽能行業(yè)提供，削弱基于化石燃料的來源在世界許多地區(qū)。

根據(jù)該論文，當(dāng)太陽光照射到經(jīng)過硒處理的太陽能電池板時(shí)產(chǎn)生的電子不太可能被捕獲并且在材料缺陷處丟失，這些缺陷位于晶粒生長(zhǎng)時(shí)的邊界處。這增加了從每個(gè)太陽能電池提取的功率量。與工作材料通過先進(jìn)的沉積方法在制作CSU，團(tuán)隊(duì)通過測(cè)量多少光從含有硒的面板發(fā)射的發(fā)現(xiàn)了這種意外的行為。

由于硒不均勻地分布在面板上，它們比較了從存在少量到無硒的區(qū)域和硒非常濃的區(qū)域發(fā)出的發(fā)光。

“無缺陷的良好太陽能電池材料在發(fā)光方面非常有效，因此發(fā)光強(qiáng)烈，”該論文的主要作者，博士Tom Fiducia說。拉夫堡大學(xué)的學(xué)生，與Michael Walls教授合作。“當(dāng)您看到富含硒的區(qū)域發(fā)出比純碲化鎘更明亮的數(shù)據(jù)時(shí)，這是非常明顯的，并且效果非常強(qiáng)烈。”