鎘－碲太陽能電池轉換效率可逼近理論值？且看硒來大顯身手

材料牛注：美國樹嶺國家實驗室的科研人員研究發現，添加適當的硒可使鎘－碲太陽能電池的轉換效率距理論值更近一步。

由美國納米材料科學研究中心的Jonathan Poplawsky帶領的科研團隊通過先進的顯微技術發現，不同的鎘、碲和硒混合物所具有的晶體結構可得到不同的光電轉換效率。事實上，在打破轉換效率的太陽能電池組成中，硒是其中不可或缺的一部分。該研究團隊的論文發表在《自然——通訊》。

當前，一些太陽能電池利用鎘、碲混合物將光能轉換成電能，但在合適的地方添加最優量的硒可使轉換效率從目前記錄的約22%提高到逼近理論極限值的30－33%。這個技術的關鍵所在，是要確定硒的最佳比例。

“通過使用不同的顯微技術，我們能更好地理解相、成分和晶體結構如何使材料將光能更有效地轉換成電能，”Poplawsky說道，但他補充說，所獲得數據的有效性是有限的。“在某些情況下，添加過多的硒會改變鎘－碲的晶體結構并且極大地降低轉換效率。”

在該研究中，科研人員以不同硒含量的四種太陽能電池為對象，研究了四種不同的硒含量對晶體結構改變的影響。他們發現合金含硒量最高和最低的太陽能電池性能都不佳，同時發現，合金的最優成分為約50%的鎘，25%的碲以及25%的硒。

為了確定組成，研究人員運用了包括原子探針斷層分析、透射電子顯微鏡、電子束感應電流在內的組合分析技術。以上檢測技術均在美國納米材料科學研究中心（CNMS）進行。

“我們已經發現，在鎘－碲中加入的硒量可決定太陽能電池內是形成A晶體結構還是B晶體結構，”Poplawsky說。“這些發現，可以作為指導太陽能生產商制造加硒改進的太陽能電池的線路圖，并有望提高整體的效率。”

Poplawsky還注意到，典型的太陽能板是用硅將太陽能轉換成電能。但是，鎘－碲比硅更具優勢，因為吸收等量的太陽能時，鎘－碲比硅少用98%的半導體材料，因此減少了太陽能板的成本。同理，含有鎘、碲和硒的太陽能板相較于其他不含硒的太陽能板，就更有競爭力。

參考原文鏈接：Team optimizes formula for cadmium-tellurium solar cells

文獻鏈接：Structural and compositional dependence of the CdTexSe1?x alloy layer photoactivity in CdTe-based solar cells

本文由編輯部黃語嫣提供素材，黃瓊編譯， 點我加入材料人編輯部。

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