为未来提供动力：对碱金属掺杂的柔性太阳能电池如何工作的新见解
“当开发出环保、廉价、多功能和高效的太阳能电池时，所有的热电厂和核电厂都将消失，而安装在海洋或外太空的太阳能电池将为我们的世界供电，”韩国光州科学技术学院。他对未来的高度乐观看法反映了许多参与改进太阳能电池的研究人员的愿景。
随着时间的推移，在这项努力中，科学家们逐渐意识到掺杂——通过引入杂质来扭曲晶体结构——多晶太阳能电池是通过将称为 CZTSSe 的晶体与地球上丰富且环保的碱金属(如钠)熔融在一起制成的。和钾，可以提高它们的光到电的转换效率，同时还可以创造出廉价的柔性薄膜太阳能电池，不用说，它可以在可穿戴电子产品日益普及的社会中找到许多应用。但为什么兴奋剂会提高性能尚不清楚。
在最近发表在Advanced Science 上的一篇论文中，Lee 教授和团队揭示了这个未知的一部分。他们的启示来自他们对掺杂不同厚度氟化钠层的 CZTSSe 电池的组成和电荷传输特性的观察。
通过分析这些掺杂的电池，Lee 教授和团队发现掺杂剂的量决定了电荷载流子在电极之间的路径，从而使电池导电性更强或更低。在 25 纳米的最佳掺杂层厚度下，电荷通过允许最大导电性的路径流过晶体。科学家们假设，这反过来影响了电池的“填充因子”，这表明了光到电的转换效率。在 25 纳米处，获得了创纪录的 63% 的填充因子，比之前的 50% 限制有了显着改进。与这种掺杂量相比，整体性能也具有竞争力。
这些发现提供了对 CZTSSe 和其他多晶太阳能电池的深入了解，为进一步改进它们并实现可持续社会铺平了道路。但是，产生这些发现的太阳能电池的竞争性能使其在现实世界中的应用对我们普通人来说更加切实可行，正如李教授解释的那样：“我们已经开发出灵活且环保的太阳能电池，它将在我们的许多方面发挥作用。现实生活，从建筑集成光伏和太阳能电池板屋顶，到灵活的电子设备。”考虑到李教授的大胆愿景，或许绿色经济并不遥远。
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新能源
2021-06-11
