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提高多晶薄膜太阳能电池性能的新途径

稿件来源:techxplore 责任编辑:ICAC 发布时间:2021-06-15

   美国国家可再生能源实验室(NREL)的科学家Matthew Reese和Craig Perkins发现并测试出提高碲化镉(CdTe)多晶薄膜光伏材料效率的新方法,他们的发现可促进下一代几种不同类型薄膜太阳能电池的发展。

  当太阳能电池材料的碎片一起结晶或“生长”时,就形成了多晶太阳能电池,但多层表面表面会导致限制电子移动自由的缺陷,从而降低电池的效率。随着电池的生长,研究人员可以在钝化的过程中引入特定化合物,以最大限度地减少电子损失。

  研究人员注意到,3D CdTe 太阳能电池的表面似乎被非常薄的二维层覆盖,自然消除了表面缺陷。随着电池的生长,这种 2D 钝化层在 3D 光吸收层上形成薄片,尽管这种二维钝化层普遍存在,但在研究文献中尚未记录到或报道。研究人员认为 2D 钝化也在其他薄膜太阳能电池中自然发生,例如铜铟镓硒(CIGS)和钙钛矿太阳能电池(PSC),这一观察结果会促进发新方法的开发,来提高多晶薄膜电池的性能。

  为了证实该假设,科学家们与 CdTe、CIGS 和 PSC 研究小组的同事进行了讨论,最终 CdTe 和 CIGS 的同事证实3D 光吸收层中的2D 表面钝化确实存在,并决定开始在器件加工中加入化合物以提高性能。

  为了进一步证实该发现,研究人员还进行了文献检索,到了大量的支持证据。文献证实了在 CdTe、CIGS 和 PSC 技术中都存在钝化 2D 化合物。然而,并未提及二维化合物在 CdTe 和 CIGS 技术中提高器件性能的能力。虽然许多关于PSC技术的文章都提到了自然发生的 3D/2D 钝化效应,并讨论了有意在器件加工中添加特定化合物的方法,但没有人证明这种效应可能在其他多晶薄膜光伏技术中发挥作用。

  研究团队使用表面科学技术与晶体生长实验相结合,表明在三种先进的多晶薄膜光伏技术中都存在2D 钝化。然后,他们分析该二维材料的关键特性,并制定了一套选择钝化化合物的原则。最后,该团队概述了相关策略,这些策略将使3D/2D钝化更广泛地应用于多晶薄膜光伏技术中,因为每个3D材料都需要特定的钝化方法。

  研究人员将文献结果与实验室的观察结果相结合,证实 3D/2D 钝化可能是成功实现下一代薄膜太阳能电池的秘诀,特别是技术成果能够被自由分享的情况下,并建议补充有关3D/2D 钝化的认识,改进多晶技术,如砷化镓等。

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原文来源:

https://techxplore.com/news/2021-06-pathway-polycrystalline-thin-film-solar-cell.html

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