堿金屬摻雜的柔性太陽能電池如何工作的新見解

當開發出環保，廉價，多功能和高效的太陽能電池時，所有火力發電廠和核電廠都將消失，安裝在海洋或外太空中的太陽能電池將為我們的世界提供動力，”李東善教授說。韓國光州科技學院。他對未來的高度樂觀的看法反映了許多致力于改善太陽能電池的研究人員的愿景。

通過這項工作，科學家們已經認識到，通過引入稱為CZTSSe的晶體與對地球有益的堿金屬(如鈉和鉀)融化而成的多晶太陽能電池，摻雜(通過引入雜質來扭曲晶體結構)可以改善摻雜它們的光到電轉換效率。這也導致了廉價，柔性，薄膜太陽能電池的創建，在日益使可穿戴電子設備變得司空見慣的社會中，可以找到許多應用。但是，為什么摻雜能提高性能尚不清楚。

在最近發表于《先進科學》上的一篇論文中，李教授及其團隊揭示了這種未知的一部分。他們的發現來自對摻雜有不同厚度氟化鈉層的CZTSSe細胞的組成和電荷傳輸性能的觀察。

通過分析這些摻雜的電池，Lee教授和他們的團隊發現，摻雜劑的數量決定了載流子在電極之間所經過的路徑，從而使電池或多或少具有導電性。在25納米的最佳摻雜層厚度下，電荷通過允許最大導電率的路徑流經晶體。科學家推測，這反過來影響了電池的“填充因子”，這表明了光電轉換效率。在25納米處，記錄的填充因子達到了63%，比之前的50%的限制有了顯著提高。在這種摻雜量下，整體性能也具有競爭力。

這些發現為CZTSSe和其他多晶太陽能電池提供了見識，為進一步改善它們和實現可持續社會鋪平了道路。但是，產生這些發現的太陽能電池的競爭性能使其在現實世界中的應用對我們普通百姓來說更加切實，正如李教授所言：“我們開發了靈活而環保的太陽能電池，這將在我們的許多方面發揮作用。從建筑物集成的光伏和太陽能電池板屋頂到柔性電子設備的現實生活。” 鑒于李教授所持的大膽愿景，也許綠色經濟并不遙不可及。