Срібло, барій, титан і селен використовуються в першому тонкоплівковому поглиначі сонячних батарей

Схема сонячної батареї

Новий проект, очолюваний Мексиканським автономним університетом Керетаро, заклав нову основу в дослідженнях сонячної енергії. Вони вперше досліджували створення тонкоплівкових сонячних елементів з використанням унікального поглинача, що складається зі срібла, барію, титану та селену (Ag2BaTiSe4).

Дослідження було зосереджено на вивченні різних аспектів поглинача, як-от спорідненість до електронів, поверхневі дефекти та небажаний опір. Їхньою метою було зрозуміти, як ці елементи впливають на ефективність сонячної батареї. Щоб знайти екологічно чистіші варіанти, ніж зазвичай використовуваний сульфід кадмію (CdS), команда експериментувала з різними буферними шарами.

Використовуючи програмне забезпечення SCAPS-1D від Університету Гента, дослідники змоделювали цей інноваційний дизайн сонячної батареї. Конструкція включала шари диселеніду молібдену (MoSe2) і Ag2BaTiSe4 на скляній підкладці, покритій різними буферними матеріалами, а також провідними плівками та металевим контактом.

У пошуках альтернативних буферів вони розглянули CdS і нові сполуки, такі як магній, кальцій, стронцій і сульфід барію. Команда прискіпливо оцінювала такі фактори, як товщина шару та концентрація носія.

Вони додали у свою модель нейтральні дефекти на ключових з’єднаннях, щоб імітувати реальні умови, і дослідили, як вони впливають на продуктивність клітини. Імпедансна спектроскопія була використана для аналізу накопичення заряду на межі осередку.

Їхні висновки були багатообіцяючими. Завдяки оптимальній концентрації носія для MoSe2 і певній товщині поглинача вони досягли ефективності до 18,84% із шаром сульфіду магнію та навіть вище з іншими матеріалами. Налаштування параметрів MoSe2 і властивостей інтерфейсу потенційно може збільшити ефективність приблизно до 30%.

Дослідження підкреслило значну роль дефектів інтерфейсу, які часто викликані структурними невідповідностями та дифузією металу під час виробництва. Вони запропонували методи нанесення шарів, травлення, термічної обробки та пасивації, щоб мінімізувати ці дефекти.

Опубліковане в журналі Scientific Reports дослідження під назвою «Високоефективні нові сонячні батареї Ag2BaTiSe4, які використовують новий клас халькогенідних буферів на основі лужноземельних металів, альтернативних CdS», вказує на захоплюючі нові напрямки в фотоелектричних дослідженнях. Завдяки використанню Ag2BaTiSe4 як поглинача та дослідженню нетоксичних буферних альтернатив, це дослідження відкриває двері для створення високоефективних, екологічно чистих тонкоплівкових сонячних елементів.