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DGIST研究小組根據(jù)鋅黃錫礦薄膜太陽(yáng)能電池的導(dǎo)納光譜，提出吸收層中的缺陷能級(jí)會(huì)降低薄膜太陽(yáng)能電池的性能。該團(tuán)隊(duì)還在與仁川國(guó)立大學(xué)物理系教授KimJun-Ho的聯(lián)合研究中確定了缺陷的具體類(lèi)型。

太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能來(lái)發(fā)電，是一種可持續(xù)的可再生能源，在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見(jiàn)。尤其是鋅黃錫礦薄膜太陽(yáng)能電池，由銅、鋅、錫、硫、硒等地球儲(chǔ)量豐富的元素組成，具有解決資源集中或供需不穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。

然而，鋅黃錫礦薄膜太陽(yáng)能電池的低效率是構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和擴(kuò)大這些電池市場(chǎng)必須克服的缺點(diǎn)。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(guān)重要。

太陽(yáng)能電池吸光層中的缺陷會(huì)導(dǎo)致載流子(電子和空穴)復(fù)合損失，缺陷簇會(huì)改變吸光層中的帶隙(能量吸收帶);這縮短了擴(kuò)散長(zhǎng)度和載流子壽命。因此，識(shí)別影響這些屬性的缺陷或缺陷簇至關(guān)重要。

本研究基于導(dǎo)納光譜(AS)觀察了鋅黃錫礦拋光表面光深度依賴(lài)性吸收層中缺陷和缺陷簇的特性。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，光吸收層中元素變化較大的區(qū)域更容易形成缺陷和缺陷簇。深能級(jí)超過(guò)150meV的缺陷會(huì)嚴(yán)重惡化鋅黃錫礦薄膜太陽(yáng)能電池的性能。

由于鋅黃錫礦薄膜太陽(yáng)能電池中載流子的遷移率較低，研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著光吸收層表面缺陷能級(jí)的加深，載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短，導(dǎo)致電流特性下降。因此，他們認(rèn)為性能下降的主要原因是由于缺陷引起的帶隙波動(dòng)幅度較大，導(dǎo)致載流子復(fù)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(xiàng)研究具有重要意義，因?yàn)樗砻鞣乐乖诠馕諏咏缑嫣幮纬删哂猩钅芗?jí)的缺陷對(duì)于提高鋅黃錫礦薄膜太陽(yáng)能電池的效率至關(guān)重要;它根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了超過(guò)150meV的深主要缺陷能級(jí)范圍，并確定了具體的缺陷類(lèi)型。

DGIST能源技術(shù)部高級(jí)研究員YangKee-Jeong說(shuō)：“這項(xiàng)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(yáng)能電池，也適用于其他類(lèi)型的太陽(yáng)能電池”

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