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尋找耐熱太陽能電池材料

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年04月21日  

歐洲研究人員開發出一種簡單的熱力學方法,可以預測一種物質是否能耐受高溫,用于生產常規薄膜,制成光伏設備。這種新方法有助于科學家尋找更好的能源材料。瑞典烏普薩拉大學(UppsalaUniversity)的喬納森?斯克拉格(JonathanScragg),還有他的一些同事來自的英國巴斯大學(UniversityofBath)和盧森堡大學(UniversityofLuxembourg),他們的成果發表在4月24日的《化學物理物理化學》(ChemPhysChem)雜志上,題為《熱力學合成薄膜材料用于太陽能電池》(ThermodynamicAspectsoftheSynthesisofThin-FilmMaterialsforSolarCells)。

“有許多事情要考慮,因為要尋找理想的材料,用于太陽能電池,”斯克拉格說。“這種材料必須非常有效地把光轉換成電能,不應該包含任何稀有的,昂貴或危險的原材料,必須易于制造,具有高品質。”然而,現有的大多數無機非硅薄膜太陽能電池技術,采用的要么是有毒物質,如碲化鎘(CdTe:cadmiumtelluride),要么就是比較少見的物質,如銅銦鎵硒(CIGSe:copperindiumgalliumselenide)。因此,世界各地的許多研究人員都在尋找替代材料,以克服這些局限性。“我們正面臨著一個巨大的問題”,斯克拉格說。“大自然提供了如此眾多的不同材料,不可能每一種都測試。我們介紹了一種方法,可以大大簡化這一問題。”

尋找耐熱太陽能電池材料

在制造過程中,太陽能電池材料必須加熱到很高的溫度,這一步稱為退火,這樣它們就可以結晶,達到要求的質量。然而,很多材料無法耐受這樣的高溫,會碎裂,根本不適合使用。斯克拉格和同事現在找到一種方法,可以事先確定,一種物質是否能夠耐受生產過程中產生的高溫。他們預測,熱處理中,反應發生在幾層多元半導體化合物上,采用不同襯底,而且表明,退火條件可以控制,以最大限度地提高材料的穩定性和質量。

科學家們研究了不同的物質,如銅銦鎵硒(CIGSe),銅鋅錫硒(CZTSe),和其他不太知名的三元和四元半導體。斯克拉格認為,新的方法有很大的幫助,可以找到更好的吸收材料。“在那里,有很多的替代材料,其中有一些非常有前途,也有一些可能永遠不會滿足太陽能電池的要求。這些替代材料中,只有為數不多的獲得所需的時間和資源,得到開發,達到足夠高的水平。我們不是專注于一種單一的材料,而是采取更廣泛的做法,提供的這種方法可以確定哪些材料可能有用,哪些有根本上的局限性。”他說。

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