通過基于深度的特性分析提高太陽能電池的效率

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DGIST研究小組根據鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的導納光譜，提出吸收層中的缺陷能級會降低薄膜太陽能電池的性能。該團隊還在與仁川國立大學物理系教授KimJun-Ho的聯合研究中確定了缺陷的具體類型。

太陽能電池將太陽的光能轉化為電能來發電，是一種可持續的可再生能源，在現實生活中隨處可見。尤其是鋅黃錫礦薄膜太陽能電池，由銅、鋅、錫、硫、硒等地球儲量豐富的元素組成，具有解決資源集中或供需不穩定的優勢。

然而，鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的低效率是構建產業生態系統和擴大這些電池市場必須克服的缺點。為了克服低效率，了解鋅黃錫礦光吸收層中的缺陷特性至關重要。

太陽能電池吸光層中的缺陷會導致載流子(電子和空穴)復合損失，缺陷簇會改變吸光層中的帶隙(能量吸收帶);這縮短了擴散長度和載流子壽命。因此，識別影響這些屬性的缺陷或缺陷簇至關重要。

本研究基于導納光譜(AS)觀察了鋅黃錫礦拋光表面光深度依賴性吸收層中缺陷和缺陷簇的特性。研究團隊發現，光吸收層中元素變化較大的區域更容易形成缺陷和缺陷簇。深能級超過150meV的缺陷會嚴重惡化鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的性能。

由于鋅黃錫礦薄膜太陽能電池中載流子的遷移率較低，研究人員發現，隨著光吸收層表面缺陷能級的加深，載流子擴散長度進一步縮短，導致電流特性下降。因此，他們認為性能下降的主要原因是由于缺陷引起的帶隙波動幅度較大，導致載流子復合增加和載流子壽命縮短，從而降低了電壓和電流性能。

這項研究具有重要意義，因為它表明防止在光吸收層界面處形成具有深能級的缺陷對于提高鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的效率至關重要;它根據實驗結果提出了超過150meV的深主要缺陷能級范圍，并確定了具體的缺陷類型。

DGIST能源技術部高級研究員YangKee-Jeong說：“這項研究的方法有望為了解缺陷特性和提高效率的研究提供方向，不僅適用于鋅黃錫礦薄膜太陽能電池，也適用于其他類型的太陽能電池”

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