日本國家先進工業(yè)科學和技術研究所 (AIST) 的科學家制造出一種基于無銦黃銅礦(CuGaSe 2或 CGSe) 吸收劑的寬帶隙薄膜太陽能電池。

CuGaSe 2的能帶隙為 1.7 eV。迄今為止，它已用于填充因子和開路電壓有限的太陽能電池。該研究的主要作者 Shogo Ishizuka告訴《光伏》雜志：“我們利用了可以同時實現(xiàn)高開路電壓和填充因子值的技術。”“我們的寬能帶黃銅礦電池可用于串聯(lián)裝置的頂部電池應用。”

研究小組強調，在之前的研究中，在 CuGaSe 2薄膜中加入鋁 (Al)會導致太陽能電池性能下降而不是提高。然而，研究發(fā)現(xiàn)，在CuGaSe 2薄膜的背面區(qū)域加入極少量的鋁 (Al)可有效提高電池的開路電壓、填充因子和效率。“這一結果主要歸因于背面場 (BSF) 的形成，從而增強了少數(shù)載流子的收集，”研究小組表示。

學者們用涂有鉬(Mo)的鈉鈣玻璃(SLG)基板、背接觸、無銦黃銅礦吸收層、110納米硫化鎘(CdS)緩沖層、氧化鋅(ZnO)窗口層和柵極電極構建了該電池。

通過標準測試條件，科學家發(fā)現(xiàn)，冠軍電池的能量轉換效率達到了12.25%，開路電壓為0.959V，短路電流密度為17.64mA cm –2，填充因子為72.5%。

“這項研究展示了超過 12% 的光伏效率，這在 Ga 基(無 In)寬禁帶黃銅礦太陽能電池中具有里程碑意義，” Ishizuka說道。“含 Al 的 CuGaSe 2薄膜器件在空氣中很穩(wěn)定，即使沒有保護密封，數(shù)周內器件性能也沒有發(fā)生顯著變化。”

該結果得到了日本電氣安全與環(huán)境技術實驗室(JET)的驗證。

該設備是在《ACS Applied Materials & Interfaces》上發(fā)表的一項研究“通過鋁誘導背面場效應提高無銦寬帶隙黃銅礦太陽能電池的光伏效率”中介紹的。

研究團隊在談到未來工作方向時表示：“對于不同 Al 和 RbF 供應時間和數(shù)量的不同組合，還有進一步研究的空間，包括在第二階段檢查 RbF 供應的影響。”“這些方法值得進一步研究，可能進一步提高光伏性能。”