Spørgsmål og svar:Mod en ny måde at producere solceller på

Fysikere fra University of Luxembourg sammen med internationale forskere har undersøgt oxidationsprocessen af ​​solcellematerialer, hvis resultater kan ændre den nuværende måde at producere solceller på. Undersøgelsen er blevet offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Naturkommunikation i juli 2020.

Fasegrænser er kritiske punkter for materialers egenskaber. Forskergruppen har netop fundet ud af, at når materialer, der bruges til solceller, er tæt på en fasegrænse, oxidationsprocessen skaber meget mere skade end bare oxidationen.

Denne publikation er et resultat af et fireårigt forskningsprojekt og et frugtbart samarbejde inden for Institut for Fysik og Materialevidenskab (DPhyMS) mellem Laboratory for Energy Materials (LEM) ledet af Prof. Phillip Dale og Laboratory for Photovoltaics (LPV) ledet af prof. Susanne Siebentritt. Projektet blev med succes gennemført af Diego Colombara og Hossam Elanzeery, som på det tidspunkt var postdoktor og forsker ved University of Luxembourg, henholdsvis.

Teamet forklarer projektet nærmere.

Hvad er en fasegrænse for solcellematerialer?

"Når isen smelter og bliver til vand, det krydser en fasegrænse. I dette tilfælde, det er temperaturen, der får materialet til at krydse fasegrænsen. I sammensatte halvledere, som kobberindium selenid, som bruges i solceller, det er sammensætningen, der får materialet til at krydse fasegrænsen. I den ideelle krystal, der er lige så meget Cu som In, og når der er mere Cu end I materialet er i en anden fase, end når der er mindre Cu end In. "

Hvordan styrer du denne ændring?

"Vi kan kontrollere dette ved aflejringsprocessen. Det har været kendt længe, at når materialet oxiderer, for eksempel, når vi lader det være for længe i luften, det danner et indiumoxid. Det, vi nu fandt, er:når det Cu-rige materiale oxiderer, den danner ikke kun indiumoxid, men den bliver også for Cu-rig. Så, Cu skal forlade materialet. Og ved at gøre det, det tager selen med sig, danner nye fejl, selen -ledige stillinger. Og det er dårligt for solcellerne. Denne indsigt er ikke kun vigtig for den måde, vi laver solceller på. Selenid -materialer har andre applikationer inden for datalagring, lasing og kommunikation. Resultaterne vil også være relevante for de andre selenider eller sulfider, der viser lignende fasegrænser. "

Hvordan kan vi bygge bedre solceller?

"Vi kender nu rodmekanismen for fremkomsten af ​​disse skadelige defekter i vores solceller og har allerede fundet ud af, at det er muligt delvis at afskaffe disse defekter, når de først er dannet, ved at tvinge et overskud af selen udefra. Bygger på dette vidensgrundlag, vi vil designe fremstillingsmetoder, der helt forhindrer dannelse af defekter, som en del af vores køreplan for mere effektiv konvertering af solenergi. "