导读:巴基斯坦和日本的一个研究小组正在寻求通过应用硒化锑制成的背表面场(BSF)层来提高异质结碲化镉镉太阳能电池的效率。它声称添加该化合物可将CdTe电池效率提高约9%,并具有达到40%以上效率的技术潜力。

基于硒化锑背面场层的CdTe异质结使电池效率提高约9%

太阳能电池的方案。图片:拉贾沙希大学


来自孟加拉国Rajshahi大学和日本埼玉大学的研究人员展示了一种基于碲化镉(CdTe)的双异质结太阳能电池,它包含硒化镉(CdSe)和硒化锑(Sb2Se3)。


研究合著者Jaker Hossain表示,我们设计并模拟了提议的结构。它还没有在真正的光伏组件中进行测试,但我们正在制造真正的电池。他还解释说,CdSe和CdTe已经通过旋转镀膜方法制造出来,研究小组现在正专注于CdSe和Sb2Se3背表面场(BSF)层的解决过程。然后,我们将准备实用的细胞,他补充说。


“Design of a highly efficient CdTe-based dual-heterojunction solar cell with 44% predicted efficiency”,科学家解释说,CdSe是一种n型族化合物半导体的直接带隙1.7 eV,很大程度上是利用在发光二极管、太阳能电池和光电化学电池。Sb2Se3是一种p型无机半导体,具有斜方晶结构,直接带隙为1.2 ~ 1.9 eV。

基于硒化锑背面场层的CdTe异质结使电池效率提高约9%

巴基斯坦-日本研究小组特别研究了CdSe BSF层的加入对异质结电池性能的影响,这取决于该层的厚度和载流子密度。例如,他们确定当BSF层厚度从0增加到50 nm时,电池开路电压从0.89增加到1.1 V,当BSF层厚度从0增加到200 nm时,短路电流从28.5 mA/cm2增加到31.5 mA/cm2。当CdSe厚度超过50 nm时,电池效率整体提高,短路电流减小。


对于模拟电池,研究团队报告了厚度为100 nm时的最高效率为32.6%,同时提供了1.15 V的开路电压、32.48 mA/cm2的短路电流和88.76%的填充因子。


通过增加CdSe BSF层的载流子浓度并保持50 nm的厚度,科学家们能够将模拟电池的转换效率提高到44.14%。该器件的短路电流为49.23 mA/cm2,开路电压为1.05 V,填充系数为85.71%。


论文指出,对不同界面缺陷密度的研究表明,界面缺陷密度对cdte基双异质结太阳能电池的性能有巨大影响。界面缺陷是由两种材料各自的结构缺陷引起的,而金属阳离子在电池制造过程中通过吸收层扩散是界面缺陷的主要来源。


然而,研究人员表示,通过使用高效沉积技术和在电池制造过程中高度注意的Sb2Se3浓度,可以将界面缺陷的影响降到最低。


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