太阳能电池:增加压力有助于形成紧密接触层
通过调整太阳能电池两部分之间的界面,科学技术研究机构的研究人员通过铜(II)氧化物和硅材料开发了一种高效的太阳能电池。
为了让太阳能变得环境友好且经济高效,异质结太阳能电池的两个重要组成部分—N型层和P型层—需要采用无毒且储量丰富的材料。氧化铜可作为理想的P型半导体,一方面,它满足这些条件,另一方面,它的带隙宽度适合吸收太阳光。
理论上讲,氧化铜和硅是理想的太阳能电池材料。然而实际过程中,它们的表现不尽如人意,这是因为电子和空穴的复合率较高,而且这种复合限制了太阳能电池电能的产生。造成复合率较高的一个原因是氧化铜和硅之间的接触不够紧密。
如今,新加坡科学技术研究机构材料研究与工程研究所的Goutam Dalapati 及其合作者使用传统工艺开发了高效太阳能电池,这种太阳能电池采用氧化铜为P型材料,硅为N型材料。通过在合成过程中的沉积阶段增加压力,使得两者晶体界面之间的接触增强,由此降低电荷复合率,从而使得太阳能电池效率提高。
通过一系列的分析技术—拉曼光谱,X-射线衍射,X射线光电子能谱法和高分辨率透射电子显微镜,该团队表明界面质量是由富铜氧化层以及硅氧化层的形成决定的。Dalapati说,他们对于富铜氧化层的形成非常震惊,因为加入的铜和氧气是等量的。科学家同时也发现在沉积和退火时间过程中增加压力可降低该层的形成。通过这种方法,该团队成功制备了具有低电荷复合率的太阳能电池。
Dalapati说,“使用储量丰富的、无毒的氧化铜可制备环保光伏器件,最重要的是,我们可以进一步提高效率。而且,通过减少甚至消除富铜氧化层以及氧化硅的形成,这是可以实现的。”
新材料在线编译整理—— 翻译:杨超
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