Ученые из Южнокорейского научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций (ETRI) разработали цветной фотоэлемент на основе селенида меди-индия-галлия (CIGS) с эффективностью 18%. Новый фотоэлемент более экологически чистый, поскольку его буферный слой сделан из цинка, а не из обычно используемого токсичного сульфида кадмия (CdS).
По данным исследовательской группы, ячейка была изготовлена с использованием гидрохимического метода осаждения (CBD), где применялись различные концентрации тиомочевины. CBD представляет собой метод получения слоев твердых неорганических неметаллических материалов на подложках путем погружения подложки в водный раствор прекурсора. Тиомочевина (TU) — это соединение, используемое в тонкопленочных фотоэлементах для получения высококачественных слоев.
«После обработки фотоэлементы показали значительное увеличение производительности», — сказали ученые. «Было обнаружено, что увеличение производительности пропорционально концентрации вещества TU, используемого при осаждении цинкового слоя». Результаты процесса осаждения были проанализированы с помощью рентгеновской фотоэмиссионной спектроскопии (XPS) — наиболее широко используемого метода анализа поверхности для идентификации элементов, присутствующих в материале. Ученые обнаружили, что на границе раздела между слоями цинка CIGS и CDB образовалась полая зона, которая подавляла рекомбинацию электрон-дырка и увеличивала эффективность фотоэлементов.
Фотоэлементы доступны в семи различных цветах и может наноситься на гибкую подложку или стеклянную подложку. «Это означает, что их можно сгибать или складывать, что расширяет возможности применения в качестве экологически чистого источника энергии следующего поколения», — сказали в команде. Фотоэлемент описан в статье «Динамика сверхбыстрых носителей в зависимости от длины волны, связанная с метастабильными дефектами в фотоэлементах Cu (In, Ga) Se2 с химически осажденным буферным слоем Zn (O, S)» в журнале Nano Energy.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2020/08/03/cadmiumfreie-cigs-solarzelle-mit-18-prozent-wirkungsgrad/