Снимка: Oregon Department of Transportation, Flickr
Изследователският екип на DGIST предложи енергийно ниво на дефект в абсорбционния слой, което влошава свойствата на тънкослойните слънчеви клетки, въз основа на спектроскопията на допускането на кестеритови тънкослойни слънчеви клетки. Екипът също така идентифицира конкретните видове дефекти в съвместно проучване с професор Ким Джун-Хо от катедрата по физика на Националния университет в Инчеон.
Слънчевите клетки, които преобразуват слънчевата светлина в електрическа енергия за производство на електроенергия, са един от устойчивите възобновяеми енергийни източници, които лесно могат да бъдат открити в реалния живот. По-специално, тънкослойните слънчеви клетки от кестерит се състоят от елементи, които са в изобилие на Земята, включително мед, цинк, калай, сяра и селен, и имат предимството да решават проблема с концентрираните ресурси или нестабилността на търсенето и предлагането. Ниската ефективност на кестеритовите тънкослойни слънчеви клетки обаче е недостатък, който трябва да бъде преодолян, за да се изгради промишлена екосистема и да се разшири пазарът на тези клетки. За да се преодолее ниската ефективност, от решаващо значение е да се разберат свойствата на дефектите в светопоглъщащия слой на кестерита.
Дефектите в светлопоглъщащия слой на слънчевата клетка могат да доведат до загуба на рекомбинация на носители (електрони и дупки), а клъстерът от дефекти може да промени лентовата междина (лентата на поглъщане на енергия) в светлопоглъщащия слой, което скъсява дължината на дифузия и живота на носителите. Следователно идентифицирането на дефекта или клъстера от дефекти, който влияе на тези свойства, е от решаващо значение.
В това изследване се наблюдават свойствата на дефекти и клъстери от дефекти в абсорбиращ слой от кестерит с полирана повърхност, зависещ от дълбочината на светлината, въз основа на админантна спектроскопия (AS). Изследователският екип установява, че дефектите и клъстерите от дефекти се образуват по-лесно в областта с голяма елементарна вариация в светлопоглъщащия слой. Дефект с дълбоко енергийно ниво от над 150 meV драстично влошава свойствата на кестеритните тънкослойни слънчеви клетки.
Поради ниското ниво на подвижност на носителите в кестеритовите тънкослойни слънчеви клетки изследователите установяват, че дължината на дифузията на носителите допълнително намалява с задълбочаването на енергийното ниво на дефекта на повърхността на светлопоглъщащия слой, което води до намаляване на свойствата на електрическия ток. Следователно те предполагат, че основната причина за влошените свойства е голямата амплитуда на отклонението на лентовата междина, произтичащо от дефекта, което причинява по-голяма рекомбинация на носителите и по-кратък живот на носителите, намалявайки напрежението и свойствата на електрическия ток.
Това изследване има голямо значение, тъй като предполага, че е от решаващо значение да се предотврати образуването на дефекти с дълбоки енергийни нива на границата на светлопоглъщащия слой, за да се подобри ефективността на кестеритовите тънкослойни слънчеви клетки, то предлага диапазона на дълбоките основни енергийни нива на дефектите от над 150 meV въз основа на резултатите от експериментите и определя специфичните видове дефекти.
Старши изследователят Янг Ки-Джонг от отдела за енергийни технологии в DGIST заявява: "Очаква се методът на това проучване да даде насоки в изследванията за разбиране на свойствата на дефектите и подобряване на ефективността не само на кестеритовите тънкослойни слънчеви клетки, но и на други видове слънчеви клетки."
Изследването е публикувано в списание Carbon Energy.