研究人員獲得了對太陽能材料飛速發展的關鍵見解

一排排藍色的太陽能電池板散布著風景和屋頂，通常是由晶體硅制成的，而晶體硅是幾乎所有電子設備中都能找到的主力半導體。

在過去的十年中，科羅拉多州立大學的研究人員通過制造和測試超越硅能力的新材料，引領了開拓性研究，以提高太陽能的性能和成本。他們專注于顯示出有望替代硅的材料，即碲化鎘。

與英國拉夫堡大學的合作伙伴合作，由科羅拉多州立大學(CSU)國家科學基金會支持的下一代光伏中心的研究人員報告了一項關鍵突破，該突破是如何通過添加另一種碲化鎘薄膜太陽能電池來進一步提高其性能的。材料硒。他們的結果發表在本月初的《自然能源》雜志上，是“新聞與觀點”文章的主題。

下一代光伏中心主任，機械工程學系副研究教授庫爾特·巴特說：“我們的論文正確理解了將硒與碲化鎘合金化后會發生什么。”

到現在為止，人們還不清楚為什么硒的添加使碲化鎘鎘太陽能電池的效率(能量輸出與光輸入的比率)剛剛超過22%，達到了創紀錄的水平。Barth和一個國際團隊與CSU合作伙伴WS Sampath和Amit Munshi一起解決了這個謎。他們的實驗表明，硒克服了碲化鎘晶體中原子尺度缺陷的影響，為更廣泛，更便宜的太陽能發電提供了一條新途徑。

CSU團隊在實驗室制造的碲化鎘薄膜使用的材料比傳統的硅太陽能電池板少100倍。因此，它們更易于制造，并且吸收接近理想波長的陽光。電力公司生產的鎘碲化光伏電池是成本最低的太陽能行業提供，削弱基于化石燃料的來源在世界許多地區。

根據該論文，當太陽光照射到經過硒處理的太陽能電池板上時產生的電子不太可能在材料的缺陷處被捕獲和丟失，該缺陷位于晶粒長大時位于晶粒之間的邊界處。這增加了從每個太陽能電池提取的電量。與工作材料通過先進的沉積方法在制作CSU，團隊通過測量多少光從含有硒的面板發射的發現了這種意外的行為。

由于硒在面板上的分布不均勻，他們比較了從幾乎沒有硒存在的區域和硒非常集中的區域發出的發光。

該論文的主要作者，博士學位的湯姆·菲迪奇亞(Tom Fiducia)說：“優質的無缺陷的太陽能電池材料非常有效地發光，因此發出強烈的光。” 拉夫堡大學的學生，與邁克爾·沃爾斯教授一起工作。“當您看到數據時，富硒區域的發光比純碲化鎘明亮得多，并且效果非常明顯，這一點非常明顯。”