По данным CCTV News, исследовательская группа Циндаоского института биоэнергетики и процессов Китайской академии наук совершила крупный прорыв в исследовании солнечных элементов из меди, цинка, олова, серы и селена (CZTSSe). Его эффективность фотоэлектрического преобразования превысила 15% и была сертифицирована международными авторитетными организациями.CZTSSe — это технология солнечных батарей нового поколения с большим потенциалом и значительными основными преимуществами:
-Основные составляющие элементы широко распространены в земной коре, не зависят от редких металлов и имеют низкие материальные затраты;
-Приготовление методом раствора и тонкопленочной батареи, стоимость подготовки и расход материала низкие;
- Не содержит токсичных элементов, безопасен и экологичен, имеет стабильную работу в сложных средах и подходит для широкомасштабного продвижения и применения.
Ранее развитие этой технологии ограничивалось основными проблемами: в процессе высокотемпературной подготовки ионы металлов внутри материала имеют тенденцию мигрировать беспорядочно, что приводит к неупорядоченной кристаллической структуре и увеличению количества дефектов, что затрудняет повышение эффективности батареи.
Исследовательская группа предложила инновационное решение, внедрив в материал специальную структуру «граничной фазы» Li₂SnS₃. Эта структура похожа на «проводник», который может направлять ионы металлов по правильному маршруту, уравновешивать различия в миграции ионов, делать кристаллическую структуру более однородной и стабильной, значительно уменьшать внутренние дефекты материала и способствовать более крупному и аккуратному росту зерен, фундаментально улучшая генерирующую способность батареи.
С помощью этого нового механизма исследовательская группа добилась прорыва по ряду ключевых показателей:
-Эффективность лабораторного фотоэлектрического преобразования достигает 15,45%, а эффективность, сертифицированная на международном уровне, составляет 15,04%;
- В условиях узкой запрещенной зоны 1,10 эВ напряжение холостого хода впервые превысило 600 мВ, что позволило преодолеть узкое место в производительности фотоэлектрических устройств этого типа.
Принципиальная схема интерфейса Li2SnS3, регулирующего фазовую миграцию ионов металлов.
В то же время команда также впервые систематически объяснила внутреннюю взаимосвязь между «миграцией ионов, дефектами и производительностью» с точки зрения механизма роста материала, сформировав систематическую теоретическую поддержку.
Этот результат исследования не только дает новую идею для последующих исследований и разработок солнечных элементов CZTSSe, но также закладывает прочную теоретическую и техническую основу для его промышленного применения.