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韩国研发新型薄膜太阳能电池板 可用于建筑物/车辆等

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58京牌 目前市场上已经实现商业化的薄膜太阳能电池板都由铟、镓等稀土元素或镉等含剧毒的金属构成,但是此两种类型的薄膜太阳能电池板都有自己的问题,如成本高,无法用于生活场所等。

(图片来源:大邱庆北科学技术院)

,韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)一组由Jin-Kyu Kang博士和Dae-Hwan Kim博士带领的科学家团队一直在进行实验,寻求用更便宜、更丰富的元素制成太阳能电池板。Kang博士表示:“全球范围内都有研究用青铜(Cu-Sn)和黄铜(Cu-Zn)为基础材料制作薄膜太阳能电池,因为此类材料无毒、储量丰富、成本低、耐久性高且具有可持续性。”

不过,在薄膜技术中使用此类合金也会有缺点。虽然用此类合金制成的太阳能电池板的理论效率与市场上最顶级产品的效率相当,但在实践中,它们的表现却往往大大落后。这是因为此类材料在“退火”(或加热和冷却以制作CZTSSe薄膜,即铜、锌、锡、硫和硒薄膜)过程中会形成各种缺陷,如“点”缺陷、“表面”缺陷和“体积”缺陷。此类缺陷会破坏电流流动,导致发电电力损失。

因此,科学家们希望找到一种方法,能够合成质量最佳的CZTSSe薄膜。他们对退火过程进行了调整,这对于CZTSSe薄膜的晶粒尺寸有很大的影响:退火的时间越长,退火的温度越高,晶粒越大,电力损耗就会越小。

但是,随着退火温度和退火时间的增加,由于分解作用,CZTSSe薄膜的性能会发生变化。为了解决该问题,该研究小组采用了一种特殊的“液体辅助法”,可以让CZTSSe晶粒以更快的速度生长,意味着即使在低温下,晶粒也能长大,从而防止CZTSSe薄膜的性能发生改变。

有了这项新发现,在寻找低成本、环保型太阳能方面的一个重大障碍已被克服。Kim博士表示:“我们的技术有很多应用,包括电子设备、家庭用品、建筑物和汽车。最好的方面是CZTS太阳能电池没有有毒和稀有金属的缺点,我们可以将其安装在任何想要安装的地方。”

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