Fange solen:Ny tyndfilmsteknologi bruger bæredygtige komponenter til solpaneler

Kommercialiserede tyndfilmssolpaneler på markedet består af sjældne jordarters grundstoffer som indium og gallium, eller meget giftige metaller som cadmium. Begge disse tyndfilms solpaneltyper har deres egne problemer, høje omkostninger og problemer i brug i boliger.

Et team af forskere fra DGIST, ledet af Dr. Jin-Kyu Kang og Dr. Dae-Hwan Kim, har eksperimenteret med solpaneler lavet af billigere og mere rigelige elementer. Nu, de har offentliggjort resultaterne af deres seneste undersøgelse i Avancerede energimaterialer . Dr. Kang uddyber årsagerne til, at de valgte deres materialer til undersøgelsen:"Tyndfilmsolceller, der bruger bronze (Cu-Sn) og messing (Cu-Zn) som basismaterialer, er sammensat af ugiftige jord-rigtige materialer, og er blevet undersøgt over hele verden på grund af deres lave omkostninger, høj holdbarhed, og bæredygtighed."

Imidlertid, at bruge disse legeringer i tyndfilmsteknologi har sine egne ulemper. Mens den teoretiske effektivitet af disse paneler matcher effektiviteten af ​​topmarkedsprodukter, i praksis, de har en tendens til at underpræstere drastisk. Dette skyldes dannelsen af ​​forskellige defekter i materialerne, såsom "punkt" defekt, "overflade" defekt, og "volumen" defekt, under "udglødning" (eller processen med opvarmning og afkøling for at lave en CZTSSe-film). Disse defekter underminerer strømmen, resulterer i tab af produceret elektricitet.

Derfor, forskerne ønskede at finde en måde at syntetisere den bedste kvalitet CZTSSe (kobber, zink, tin, svovl, og selen) tynde film. De legede med udglødningsprofilen, som har en stærk effekt på kornstørrelsen af ​​CZTSSe tyndfilm:jo længere udglødningstid og højere udglødningstemperatur, jo større korn, og jo mindre strømtab.

Imidlertid, efterhånden som udglødningstemperaturen og -tiden stiger, der er en ændring i egenskaberne af CZTSSe tyndfilmen på grund af nedbrydning. For at omgå dette problem, holdet brugte en særlig "væske-assisteret metode, " hvilket gjorde det muligt for kornene af CZTSSe at vokse i en hurtigere hastighed. Dette betød, at kornene kunne vokse sig store selv ved lave temperaturer, forhindrer ændringen i egenskaberne af CZTSSe tyndfilmen.

Med denne nye observation, en betydelig hindring er blevet overvundet i jagten på miljøvenlig solenergi til en lav pris. Dr. Kim konkluderer, "Vores teknologi har forskellige anvendelser, herunder i elektroniske enheder, husholdningsartikler, bygninger, og køretøjer. Det bedste er, at CZTS-solceller er fri for de nuværende ulemper ved giftige og sjældne metaller. Vi kan installere overalt, hvor vi vil."