太阳能电池生产中20年的假设被驳斥

2018-12-28 09:05:42
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卢森堡大学领导的研究调查了太阳能电池的制造过程。研究人员证明,过去20年来研究人员和生产者中常见的化学过程假设实际上是不准确的。物理学家在科学杂志“ 自然通讯 ”上发表了他们的发现。

光伏太阳能电池板将太阳光转换成电能。面板吸收入射光,该入射光激发电子以预定方向将它们发送出去,以产生可驱动电动机或点亮灯泡的电流。这通过太阳能电池板中的几层半导体和金属的相互作用来实现。电池以复杂的工艺制造,其中几种化学元素通常通过蒸发沉积在玻璃基板上。由此,太阳能电池逐层“生长”。

过去,科学家偶然发现,如果将一种太阳能电池技术添加到光吸收层中,其效率会大大提高。同时,他们观察到钠影响该层的生长和其他化学元素的相互作用,即它抑制了镓和铟的混合。这导致较不均匀的层,从而损害结果。因此,在过去,科学家和制造商认为生产太阳能电池的理想方法是在生长过程结束后才添加钠。

通过使用不同的方法,卢森堡大学物理和材料科学研究部的研究人员以及四个国际合作伙伴现在能够证明事实更加微妙。虽然传统上光吸收层由数千个单独的晶粒组成,但研究小组选择了更苛刻的制造策略并将该层作为单个晶粒生长。“基本上,在这项工作中,我们表明,如果吸收剂只由一种谷物制成,加入少量的钠有助于均匀化元素的分布,”Diego Colombara说,现在是国际伊比利亚纳米技术实验室的玛丽居里研究员和该研究的主要研究者。“这非常令人惊讶,

研究人员的结论是钠具有双重作用:它使每个谷物内的元素均匀化,但它减缓了谷物之间相互作用的均质化。“这让我们有机会重新思考我们如何生产太阳能电池。未来,这些见解可能会改善制造过程,”能源材料实验室(LEM)研究小组负责人Phillip Dale博士总结道。在卢森堡大学和卢森堡国家研究基金会(FNR)的Attract研究员。

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