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薄膜光伏材料摆脱悬键

公告类型: 纳米新知
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在传统无机半导体中,晶粒边界的离子键或共价键会断裂形成悬键(dangling bond)。这些悬键若不加以处理,将大幅影响元件表现。最近,中国与加拿大科学家指出,在新型吸收材料硒化锑(Sb2Se3)中,共价键只沿著(Sb4Se6)n链方向出现,换言之,只要设法让该链的走向垂直基板,晶粒边界就可能全无悬键。

在矽、砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)等传统用来制作太阳电池的材料中,悬键会造成复合损失(recombination loss),使光激发的电荷载子(电子与电洞)还没形成光电流就复合了。为克服此问题,研究人员采用单晶材料或钝化晶界上的缺陷,但这些方法不只复杂,还会增提高成本。

最近,由武汉国家光电实验室的Jiang Tang及多伦多大学的Edward Sargent共同领导的研究团队发现,拜硒化锑的一维晶格结构所赐,只要材料生长方向控制得当,硒化锑薄膜可以完全排除悬键。硒化锑是无毒又便宜的材料,能隙宽度为1.1 eV,非常适合用来吸收太阳中的可见光。

该团队利用快速又简单的热蒸镀过程,引导Sb4Se6按照期望的方位垂直生长在基板上,如此得到的薄膜太阳电池具有稳定的5.6%元件效率。Tang表示,此研究结果势将激起产学界对这种全新材料的研究,而相关的1D材料家族如Sb2Se3SbSeIBi2S3也具有光伏应用的潜力。

该团队目前正努力要将元件效率进一步提高到10%以上。详见近期的Nature Photonics | doi:10.1038/nphoton.2015.78


原始网站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1033
译者/译者服务单位:纳米科学网   责任编辑:蔡雅芝
发布日期: 2015/06/10
发布人员: 王芊桦