该类低温原位方法制备的p-n结薄膜能有效提高光生载流子的分离188金宝搏,制备出Ⅰ-Ⅵ族化合物异质结薄膜太阳能电池

河南许昌学院 郑直小组合成新型异质结薄膜太阳能电池材料

许昌学院 郑直小组组装出新型薄膜太阳能电池器件

本报讯
河南许昌学院表面微纳米材料研究所郑直课题组最近在新型异质结薄膜太阳能电池材料研发方面取得新进展。相关成果日前发表于英国皇家化学会主办的《道尔顿》杂志。

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日前,许昌学院教授郑直课题组利用纳米材料,制备出Ⅰ-Ⅵ族化合物异质结薄膜太阳能电池。该器件具有较高的稳定性,在没有进行任何封装的情况下可以保持光电转化性能一年以上。相关研究已在《能源杂志》上发表。

据了解,传统的单晶硅太阳能电池虽然具有较高的稳定性和光电转化效率,但随着能源和环境两方面问题的日益突出,其生产和应用受到挑战。一个重要原因是p-n结的制备须在高温条件下完成,其复杂的制备过程需要消耗较高的能量,且会造成一定程度的环境污染。

构筑高效低成本的新型纳米结构太阳能电池,揭示器件内部界面微结构与最终光伏性能之间的关系,是未来光伏产业发展的理论和技术基础。基于室温湿化学法原位制备的Ⅰ-Ⅵ族化合物硫化银、硫化铜银等纳米晶光电阵列薄膜是实现这一目标的理想材料。该课题组利用室温、低能耗、低成本的元素直接反应方法,在氧化铟锡导电玻璃表面原位制备了硫化银纳米晶阵列,在没有进行任何界面修饰的情况下,组装的太阳能电池器件表现出优异的短路电流密度,达到每平方厘米20毫安,光电转换效率为2.04%。

郑直课题组利用部分化合物半导体可低温合成的特性,在半导体或导电基底表面低温原位制备了碘化亚铜、硒化银和溴化氧铋等化合物半导体薄膜,并将致密、均匀的片状或金字塔状的有序阵列p-n结薄膜制作成低成本太阳能电池器件。

此外,该课题组还利用瞬态表面光电压技术对两种器件的异质结类型、载流子寿命和光电转换性能进行了深入的研究,发现有机/无机材料异质结界面的性质对器件的光电转化能力起到了决定性的作用,对有机/无机异质结界面的深入理解也将是提高器件光电性能的突破口。

该类低温原位方法制备的p-n结薄膜能有效提高光生载流子的分离,并抑制电子空穴复合。其具有操作简单、反应快捷且重复性好,产品易成膜、能耗低、环境友好、可大面积制备等优势,同时克服了传统成膜过程中颗粒团聚、微观结构破坏、杂质引入、高温退火、机械稳定性差等问题。这为制造大面积、低成本及低能耗光电薄膜及器件提供了一种新的思路和可靠方法。

《中国科学报》 (2015-04-21 第4版 综合)

《中国科学报》 (2015-06-11 第4版 综合)

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