鉅大LARGE | 點擊量：928次 | 2021年09月25日
太陽能電池缺陷的形成和降解研究
由Dr.RolandMainz和Dr.ChristianKaufmann帶領的HZB研究團隊在全世界范圍內首次對高效黃銅礦薄膜太陽能電池進行實時觀察，研究影響其效率的缺陷的形成和降解。科學家們在柏林電子儲存環BESSYII成立了一個異常實驗室，以便結合使用多個不同種類的測量技術。
研究結果證實了在哪個階段上升可以加速和何時降低缺陷要額外時間。他們的研究成果現在已經公布到網上。
目前，基于銅銦鎵硒的黃銅礦薄膜太陽能電池的效率已經達到20%以上。
有關研制極薄的多晶層，共蒸發過程目前已經取得最好的成果：共蒸發過程中，兩種分開的元素同時蒸發，首先是銦（或鎵）和硒，隨后是銅和硒，最后又是銦（或鎵）和硒。這樣，一個晶體薄膜就形成了，其展示出來的缺陷僅有很少一部分。
直到最近，我們才真正了解了在共蒸發過程中到底發生了什么，HZB技術機構Dr.RolandMainz表示。為了找到這個問題的答案，該物理學家團隊使用現場實時測量研究了三年。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
異常實驗室建成
為了測量，他們建立了一個新型實驗室，該實驗室可分析同步輻射光下共蒸發過程中多晶黃銅礦膜的形成。除了元素的蒸發源，該真空室還包含加熱和冷卻設備控制蒸發過程。
Mainz稱，最大的一個挑戰者是調整這個重達250公斤的實驗室，其準確性達10微米。由于蒸發過程中熱膨脹，每過幾秒釧就要自動調節實驗室高度。
結合X射線衍射和熒光分析
隨著實驗室的建成，他們可以在全世界范圍內首次通過觀察多晶薄膜的形成對共蒸發過程中的X射線衍射和熒光進行實時分析。
我們還可以確定這些缺陷消失的時間。這發生在銅和硒蒸發的第二個過程階段。殘剩的銅附著在硒化銅的表面，可以幫助移除缺陷。
人們從之前的實驗中已了解了這個現象。但是現在，通過采用熒光信號和數字模型計算，我們可以展示硒化銅如何穿透硒化銅銦層，Mainz解釋道。
因此，硒化銅銦層和硒化銅鎵層之間的差異就顯而易見：既然銅可以穿透硒化銅銦層，對硒化銅鎵層來說也是類似情況，殘剩的銅都會附著在表面。這可能就是為何用純硒化銅鎵無法生產出高性能的太陽能電池的原因之一。
鞏固優化步驟
我們現在了解，為了進一步優化過程，專注于富銅階段轉折點至關重要。目前，該過程進行得非常緩慢以便缺陷有足夠時間消失。Mainz解釋，我們的發現表明，某些階段的過程可以加速，但在缺陷消失的那個時間段必須得放慢速度。
Mainz已經在期待未來的EMIL項目，該項目位于BESSYII，目前正在建設中。屆時，將會有更強大的工具輔助研究人員在現場實時對新型太陽能電池的復雜形成過程進行研究。
