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对太阳能材料飙升效率的重要见解

发布时间:2019-06-05 14:17:02 来源:

‬点缀着风景和屋顶的蓝色太阳能电池板通常由晶体硅制成,这种半导体半导体几乎可以在每个电子设备中找到。

在过去十年中,科罗拉多州立大学的研究人员通过制造和测试超出硅能力的新材料,开创了提高太阳能性能和成本的开创性研究。他们专注于一种有望替代硅的材料,称为碲化镉。

科罗拉多州立大学国家科学基金会支持的下一代光伏中心的研究人员与英国拉夫堡大学的合作伙伴合作,报道了碲化镉薄膜太阳能电池的性能如何通过增加另一个来进一步改善的重大突破材料,硒。他们的研究结果发表在本月早些时候的“ 自然能源 ”杂志上,是“新闻与观点”一文的主题。

“我们的论文正确地了解了我们将硒与碲化镉合金化时会发生什么,”下一代光伏中心主任,机械工程系副研究员Kurt Barth说。

到目前为止,人们还不清楚为什么硒的添加能够创造破纪录的碲化镉太阳能电池效率 - 能量输出与光输入的比率 - 仅略高于22%。与CSU的合作者WS Sampath和Amit Munshi一起,Barth和一支国际团队解开了这个谜团。他们的实验表明,硒克服了碲化镉晶体中原子级缺陷的影响,为更广泛,更便宜的太阳能发电提供了新的途径。

CSU团队在实验室中制造的碲化镉薄膜使用的材料比传统的硅太阳能电池板少100倍。因此它们更容易制造,并且它们几乎在理想波长下吸收太阳光。碲化镉光伏电池产生的电力是太阳能行业中成本最低的,在世界许多地区削弱了基于化石燃料的能源。

根据该论文,当太阳光照射到经过硒处理的太阳能电池板时产生的电子不太可能被捕获并且在材料缺陷处丢失,这些缺陷位于晶粒生长时的边界处。这增加了从每个太阳能电池提取的功率量。通过先进的沉积方法处理在CSU制造的材料,该团队通过测量含硒板发出的光量来发现这种意外行为。

由于硒不均匀地分布在面板上,它们比较了从存在少量到无硒的区域和硒非常浓的区域发出的发光。

“无缺陷的良好太阳能电池材料在发光方面非常有效,因此发光强烈,”该论文的主要作者,博士Tom Fiducia说。拉夫堡大学的学生,与Michael Walls教授合作。“当您看到富含硒的区域发出比纯碲化镉更明亮的数据时,这是非常明显的,并且效果非常强烈。”

自2009年以来,国家科学基金会一直支持科罗拉多州立大学下一代光伏中心的工作。

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