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实际效率可达到18.47% 科学家试图用锗取代锡开发克斯特太阳能电池

发表于:2020-09-17 14:54:06    

来源:OFweek

国际研究小组发现,克思特光伏电池材料中存在的一些晶格缺陷实际上可以提高效率,而不是降低效率。该小组相信钾长石光伏电池将在未来十年内大规模生产。

由伊朗塔比亚德·莫代雷斯大学,德黑兰大学,沙希德·巴哈纳尔大学,克尔曼大学,塞姆南大学和科威特大学领导的研究人员对10.33%的高效钾钛矿型太阳能电池进行了缺陷分析,他们的分析发现,通过精心控制地向材料中添加缺陷,此效率可以提高到18.84%。

论文中描述提高CZTSSe太阳能电池的效率,工程在吸收层晶格缺陷,发表在太阳能、缺陷的设备进行了分析通过一系列基于有限元数值模拟方法(FEM),最使用的方法来解决工程和数学模型的问题,和有限差分(FD)技术,这近似于衍生品通过结合附近使用一组权重函数值。

科学家指出,克斯特晶体层的各种晶格缺陷,包括空位、间隙和反位缺陷,通常被认为是这些电池低转换效率的原因。

他们特别分析了硫化铜锌锡/硒化物(CZTS和CZTSe)和酯层的缺陷。他们表示:“很明显,缺陷在层的带隙中产生了陷阱级别。”在缺陷评估的每个部分中,主要缺陷被去除,单元的无缺陷吸收层用每个部分的每个状态下新的指定缺陷建模。

然而,他们的分析显示,其中一些缺陷实际上可以提高而不是降低电池效率。密度低于吸收层载流子密度,能级远离电子的费米能级和带隙中间的缺陷。费米能级描述了绝对零度温度下电子能级集合的顶部。

合著者Mehran Minbashi说:“我们发现由于吸收层的缺陷工程,钾长石太阳能电池的性能可以提高50%(相对而言),从10.33%提高到18.47%。”目前,报道过的钾长石太阳能电池的最高效率是12.6%。

Minbashi补充说,他们现在正致力于将研究结果应用到真正的太阳能电池上。明巴希进一步指出,钾长石太阳能电池将在这个十年结束时实现商业化生产。

在低成本薄膜太阳能电池中,钾长石是最有前途的吸光材料候选者之一。凯斯特酸盐由铜、锡、锌和硒等常见元素组成,与铜铟硒化镓(CIGS)化合物不同,未来预计不会出现供应瓶颈。目前,尽管钾长石仍然落后于CIGS在大规模生产中的效率。

今年,爱沙尼亚的研究人员宣布了一种效率为8.7%的钾长石电池。2018年8月,澳大利亚研究人员实现了一种基于硫化铜锌锡或硫化物基酯的电池10%的效率。这种电池的世界纪录是12.6%,由日本薄膜生产商Solar Frontier在2013年创造。

去年,来自德国柏林亥姆霍茨中心的研究人员透露,他们正试图用锗取代锡,用于开发克斯特太阳能电池。

责任编辑:小牛

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