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國(guó)際研究小組發(fā)現(xiàn)，克思特光伏電池材料中存在的一些晶格缺陷實(shí)際上可以提高效率，而不是降低效率。該小組相信鉀長(zhǎng)石光伏電池將在未來(lái)十年內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)。

由伊朗塔比亞德·莫代雷斯大學(xué)，德黑蘭大學(xué)，沙希德·巴哈納爾大學(xué)，克爾曼大學(xué)，塞姆南大學(xué)和科威特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員對(duì)10.33%的高效鉀鈦礦型太陽(yáng)能電池進(jìn)行了缺陷分析，他們的分析發(fā)現(xiàn)，通過(guò)精心控制地向材料中添加缺陷，此效率可以提高到18.84%。

論文中描述提高CZTSSe太陽(yáng)能電池的效率，工程在吸收層晶格缺陷，發(fā)表在太陽(yáng)能、缺陷的設(shè)備進(jìn)行了分析通過(guò)一系列基于有限元數(shù)值模擬方法(FEM)，最使用的方法來(lái)解決工程和數(shù)學(xué)模型的問(wèn)題，和有限差分(FD)技術(shù)，這近似于衍生品通過(guò)結(jié)合附近使用一組權(quán)重函數(shù)值。

科學(xué)家指出，克斯特晶體層的各種晶格缺陷，包括空位、間隙和反位缺陷，通常被認(rèn)為是這些電池低轉(zhuǎn)換效率的原因。

他們特別分析了硫化銅鋅錫/硒化物(CZTS和CZTSe)和酯層的缺陷。他們表示：“很明顯，缺陷在層的帶隙中產(chǎn)生了陷阱級(jí)別。”在缺陷評(píng)估的每個(gè)部分中，主要缺陷被去除，單元的無(wú)缺陷吸收層用每個(gè)部分的每個(gè)狀態(tài)下新的指定缺陷建模。

然而，他們的分析顯示，其中一些缺陷實(shí)際上可以提高而不是降低電池效率。密度低于吸收層載流子密度，能級(jí)遠(yuǎn)離電子的費(fèi)米能級(jí)和帶隙中間的缺陷。費(fèi)米能級(jí)描述了絕對(duì)零度溫度下電子能級(jí)集合的頂部。

合著者M(jìn)ehran Minbashi說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)由于吸收層的缺陷工程，鉀長(zhǎng)石太陽(yáng)能電池的性能可以提高50%(相對(duì)而言)，從10.33%提高到18.47%。”目前，報(bào)道過(guò)的鉀長(zhǎng)石太陽(yáng)能電池的最高效率是12.6%。

Minbashi補(bǔ)充說(shuō)，他們現(xiàn)在正致力于將研究結(jié)果應(yīng)用到真正的太陽(yáng)能電池上。明巴希進(jìn)一步指出，鉀長(zhǎng)石太陽(yáng)能電池將在這個(gè)十年結(jié)束時(shí)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

在低成本薄膜太陽(yáng)能電池中，鉀長(zhǎng)石是最有前途的吸光材料候選者之一。凱斯特酸鹽由銅、錫、鋅和硒等常見(jiàn)元素組成，與銅銦硒化鎵(CIGS)化合物不同，未來(lái)預(yù)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)瓶頸。目前，盡管鉀長(zhǎng)石仍然落后于CIGS在大規(guī)模生產(chǎn)中的效率。

今年，愛(ài)沙尼亞的研究人員宣布了一種效率為8.7%的鉀長(zhǎng)石電池。2018年8月，澳大利亞研究人員實(shí)現(xiàn)了一種基于硫化銅鋅錫或硫化物基酯的電池10%的效率。這種電池的世界紀(jì)錄是12.6%，由日本薄膜生產(chǎn)商Solar Frontier在2013年創(chuàng)造。

去年，來(lái)自德國(guó)柏林亥姆霍茨中心的研究人員透露，他們正試圖用鍺取代錫，用于開(kāi)發(fā)克斯特太陽(yáng)能電池。

原標(biāo)題:實(shí)際效率可達(dá)到18.47％！國(guó)際小組聯(lián)合研發(fā)硅藻土太陽(yáng)能電池