Серебро, барий, титан и селен используются в первом тонкопленочном поглотителе солнечных батарей

Схема солнечного элемента

Новый проект, реализуемый Мексиканским автономным университетом Керетаро, открыл новые горизонты в исследованиях солнечной энергии. Впервые они исследовали создание тонкопленочных солнечных элементов с использованием уникального поглотителя из серебра, бария, титана и селена (Ag2BaTiSe4).

Исследование было сосредоточено на изучении различных аспектов поглотителя, таких как сродство к электрону, поверхностные дефекты и нежелательное сопротивление. Их целью было понять, как эти элементы влияют на эффективность солнечного элемента. Чтобы найти более экологичные варианты, чем обычно используемый сульфид кадмия (CdS), команда экспериментировала с различными буферными слоями.

Используя программное обеспечение SCAPS-1D из Гентского университета, исследователи смоделировали эту инновационную конструкцию солнечного элемента. Конструкция включала в себя слои диселенида молибдена (MoSe2) и Ag2BaTiSe4 на стеклянной подложке, покрытой различными буферными материалами, отделанной проводящими пленками и металлическим контактом.

В поисках альтернативных буферов они рассматривали CdS и новые соединения, такие как магний, кальций, стронций и сульфид бария. Команда тщательно оценила такие факторы, как толщина слоя и концентрация носителей.

Они ввели нейтральные дефекты в важные соединения в своей модели, чтобы имитировать реальные условия, и изучили, как они влияют на производительность клетки. Импедансная спектроскопия использовалась для анализа накопления заряда на границе раздела ячеек.

Их результаты были многообещающими. Благодаря оптимальной концентрации носителей MoSe2 и определенной толщине поглотителя они достигли эффективности до 18,84% со слоем сульфида магния и еще выше с другими материалами. Корректировка параметров MoSe2 и свойств интерфейса потенциально может повысить эффективность примерно до 30%.

Исследование выявило значительную роль дефектов интерфейса, часто вызванных структурными несоответствиями и диффузией металла во время производства. Они предложили методы нанесения слоев, травления, термообработки и пассивации слоев, чтобы минимизировать эти дефекты.

Опубликованное в журнале Scientific Reports исследование под названием «Высокоэффективные новые солнечные элементы Ag2BaTiSe4 с использованием нового класса халькогенидных буферов на основе щелочноземельных металлов, альтернативных CdS», указывает на новые интересные направления в фотоэлектрических исследованиях. Используя Ag2BaTiSe4 в качестве поглотителя и изучая нетоксичные альтернативы буферам, это исследование открывает двери для создания высокоэффективных и экологически чистых тонкопленочных солнечных элементов.