日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)和技術(shù)研究所 (AIST) 的科學(xué)家制造出一種基于無(wú)銦黃銅礦(CuGaSe 2或 CGSe) 吸收劑的寬帶隙薄膜太陽(yáng)能電池。

CuGaSe 2的能帶隙為 1.7 eV。迄今為止，它已用于填充因子和開(kāi)路電壓有限的太陽(yáng)能電池。該研究的主要作者 Shogo Ishizuka告訴《光伏》雜志：“我們利用了可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高開(kāi)路電壓和填充因子值的技術(shù)。”“我們的寬能帶黃銅礦電池可用于串聯(lián)裝置的頂部電池應(yīng)用。”

研究小組強(qiáng)調(diào)，在之前的研究中，在 CuGaSe 2薄膜中加入鋁 (Al)會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池性能下降而不是提高。然而，研究發(fā)現(xiàn)，在CuGaSe 2薄膜的背面區(qū)域加入極少量的鋁 (Al)可有效提高電池的開(kāi)路電壓、填充因子和效率。“這一結(jié)果主要?dú)w因于背面場(chǎng) (BSF) 的形成，從而增強(qiáng)了少數(shù)載流子的收集，”研究小組表示。

學(xué)者們用涂有鉬(Mo)的鈉鈣玻璃(SLG)基板、背接觸、無(wú)銦黃銅礦吸收層、110納米硫化鎘(CdS)緩沖層、氧化鋅(ZnO)窗口層和柵極電極構(gòu)建了該電池。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，冠軍電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了12.25%，開(kāi)路電壓為0.959V，短路電流密度為17.64mA cm –2，填充因子為72.5%。

“這項(xiàng)研究展示了超過(guò) 12% 的光伏效率，這在 Ga 基(無(wú) In)寬禁帶黃銅礦太陽(yáng)能電池中具有里程碑意義，” Ishizuka說(shuō)道。“含 Al 的 CuGaSe 2薄膜器件在空氣中很穩(wěn)定，即使沒(méi)有保護(hù)密封，數(shù)周內(nèi)器件性能也沒(méi)有發(fā)生顯著變化。”

該結(jié)果得到了日本電氣安全與環(huán)境技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(JET)的驗(yàn)證。

該設(shè)備是在《ACS Applied Materials & Interfaces》上發(fā)表的一項(xiàng)研究“通過(guò)鋁誘導(dǎo)背面場(chǎng)效應(yīng)提高無(wú)銦寬帶隙黃銅礦太陽(yáng)能電池的光伏效率”中介紹的。

研究團(tuán)隊(duì)在談到未來(lái)工作方向時(shí)表示：“對(duì)于不同 Al 和 RbF 供應(yīng)時(shí)間和數(shù)量的不同組合，還有進(jìn)一步研究的空間，包括在第二階段檢查 RbF 供應(yīng)的影響。”“這些方法值得進(jìn)一步研究，可能進(jìn)一步提高光伏性能。”