Badania zwiększają wydajność ogniw słonecznych

Anonim

Zespół w SPECIFIC Innovation and Knowledge Center w College of Engineering Uniwersytetu Swansea zbadał Cu 2 ZnSn (S, Se) 4 (CZTS), który opiera się na elementach obfitujących w Ziemię, wykazał duży potencjał jako alternatywa dla konwencjonalnych Cu (In, Ga) Se 2 (CIGS) w ogniwach słonecznych. Efektywność konwersji mocy ogniw słonecznych na bazie CZTS osiągnęła 12, 7%, ale wciąż jest miejsce na poprawę, aby móc konkurować z 22, 3-procentowym zapisem technologii CIGS.

Zaproponowano kilka mechanizmów fizycznych, aby wyjaśnić tę lukę wydajności, w tym straty w interfejsach, fluktuacje elektrostatyczne lub pasma przenoszenia oraz rekombinację napędzaną defektami. Istnienie materiałów fazy wtórnej na złączu pn-połączenia może prowadzić do jednego lub więcej z powyższych mechanizmów utraty energii.

Fazy ​​drugorzędne, takie jak Cu 2 SnS 3 lub SnS - mające niski zakres pasma na granicy faz - mogą powodować spadek napięcia w obwodzie otwartym, podczas gdy ZnS - z dużym zakresem pasma - mogą działać jako bariera dla fotokieru i zazwyczaj są odpowiedzialne za wysoką serię odporność.

Zespół zbadał wpływ tych faz poprzez trawienie próbek CZTS przez różne okresy czasu, stosując wodny roztwór Na2S. Użyli oni konfokalnego mikroskopu ramanowskiego inVia Renishaw do scharakteryzowania próbek, zarówno spektroskopii Ramana, jak i fotoluminescencji. Pomiary Ramana dostarczają chemicznych i krystalograficznych informacji o materiale; w tym przypadku stosunek SnS do CZTS, który wykazał wyraźną redukcję po wytrawieniu.

Zespół powiedział: "Spektroskopia Ramana jest potężną techniką identyfikowania wielu CZTS i faz wtórnych na powierzchni, które mogłyby dostarczyć istotnych informacji zwrotnych dla optymalizacji parametrów procesu i wzrostu filmu"

"Mapowanie ramanowskie służy do szybkiego gromadzenia kompleksowego rozkładu faz krystalicznych w układzie 2-D, co może odgrywać znaczącą rolę w monitorowaniu jakości folii absorpcyjnej podczas produkcji przemysłowej".

Dalsza charakterystyka przy użyciu widm fotoluminescencyjnych wykazała poprawę właściwości optycznych materiałów po ich wytrawieniu, co wskazuje, że proces poprawił wydajność materiałów.

Zespół stwierdził: "Te wyniki pozwalają nam szybko określić najlepszy parametr trawienia i dodatkowo pomóc nam zastosować najbardziej odpowiednie wytrawianie w produkcji ogniw słonecznych CZTS." Przyszłe badania skupią się na badaniu powiązań między mapowaniem Ramana a ogniwami słonecznymi. wydajność w ogniwach słonecznych CZTS. "

W skład zespołu badawczego wchodzą dr Zhengfei Wei, pan Michael Newman, dr Wing Chung Tsoi i dr Trystan Watson.

Pełne opracowanie opublikowano w Applied Physics Letters

menu
menu