Da die weltweiten energiebedingten Kohlendioxidemissionen im Jahr 2021 ein Allzeithoch gelingen, ist jener Begehren an sauberer Leistungsfähigkeit dringender denn je. Eine solche Sonstige zu fossilen Brennstoffen ist die Solarenergie. Solarzellen wurden mit einer Vielzahl von Materialien entwickelt, immerhin Selen (Se) ist eine wünschenswerte Vorkaufsrecht, da es kostengünstig, stabil und ungiftig ist, so Chao Chen vom Wuhan Patriotisch Laboratory for Optoelectronics (WNLO) und jener School of Optical Electronic Informationen an jener Huazhong University of Science and Technology, Reich der Mitte.
Seine Energieeffizienz ist jedoch durch seinen niedrigen Schmelzpunkt und seine große Bandlücke eingeengt – oder kombinieren Rubrik, in dem keine elektronischen Zustände leben können. Nun nach sich ziehen Chen und andere Forscher solche Einschränkungen überwunden, während sie Selen mit Tellur (Te) legierten, wodurch Selen-Solarzellen zu einer attraktiveren Vorkaufsrecht wurden.
Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im September 2022 in Frontiers of Optoelectronics.
Jener optimale Bandlückenbereich zu Händen Single-Junction-Solarzellen beträgt laut den Forschern 1-1,5 eV, immerhin die Bandlücke von Se beträgt etwa 1,8 eV, welches sie breiter wie ideal zu Händen die Verwendung in Solarzellen macht. Die Forscher konnten die Solarzellen durch Paarung von Selen mit Tellur uff die Shockley-Queisser-Grenze votieren, die jener maximale theoretische Wirkungsgrad einer Single-Junction-Solarzelle ist.
„Mischung [selenium] mit Tellur, dies die gleiche Kristallstruktur hat und [has a] schmale Bandlücke, kann die Bandlücke votieren und den Schmelzpunkt steigern, wodurch dies Absorptionsspektrum erweitert und die Qualität verbessert wird [the selenium solar cell] Filme“, sagte Chen, Associate Professor an jener School of Optical Electronic Information an jener Huazhong University of Science and Technology, jener korrespondierender Dramatiker ist. „Insofern wird erwartet, dass die Se1-xTex-Mischung die Energieeffizienz von Solarzellen verbessert.“
Die Forscher verwendeten wenn schon Zinkoxid (ZnO) wie Elektronentransportschicht unter jener Herstellung jener Solarzellen wegen jener richtigen Bandausrichtung und jener milden Reaktion an jener Grenzfläche von Zinkoxid und Selen/Tellur.
„Zinkoxid wurde wie Elektronentransportschicht ausgewählt, die leichtgewichtig mit Se reagieren kann, um ihre Grenzflächenhaftung zu verbessern und lose Bindungen und damit Grenzflächendefekte zu reduzieren“, sagte Chen.
Chen sagte, dass solche Verwendung von Zinkoxid einer jener neuen Teile dieser Wissenschaft sei, zusammen mit jener Schlussfolgerung, die die Forscher zu bestimmten Aspekten jener Selen-Tellur-Solarzellen durchgeführt hätten.
„Jener Rekombinationsmechanismus und jener Defekttyp jener Solarzelle aus Se1-xTex-Mischung wurden durch Charakterisierungen jener lichtintensitätsabhängigen Strom-Spannungs-, Kapazitäts-Spannungs- und temperaturabhängigen Admittanz analysiert, welches dazu hinzufügen wird, dies Se1-xTex-Legierungssystem weiter zu optimieren“, sagte Chen .
Nachdem jener Herstellung jener neuen Selen-Tellur-Solarzellen mit Zinkoxid-Elektronentransportschichten stellten die Forscher unverzagt, dass dies neue Werkstoff die zuvor bekannten positiven Eigenschaften eines großen Absorptionskoeffizienten und einer hohen Lichtleitfähigkeit beibehält und taktgesteuert die Energieeffizienz verbessert.
„Jener Wirkungsgrad von ZnO/Se0,7Te0,3-Solarzellen hat sich nachher neun Monaten in jener Luft mehr wie verdoppelt“, sagte Chen. „ZnO/Se0,7Te0,3 [is proven as] eine überlegene Verpflichtung mit Energiebandanpassung und fester Haftung, und die Energieeffizienz von 1,85 % wurde vorläufig erreicht.“
Die Forscher versuchen nun, ihre Herstellung jener Solarzellen zu verbessern und die Technologie dann zu skalieren.
„Jener nächste Schritttempo wird darin Existenz, qualitativ hochwertige Se1-xTex-Legierungsfilme herzustellen – Löcher und Leerstellendefekte zu entfernen und so weiter – und die Gerätestruktur zu optimieren – die Lochtransportschicht hinzuzufügen und so weiter – um die Energieeffizienz von Se1 weiter zu verbessern.“ xTex-Legierungssolarzellen und gelingen eine Massenproduktion.“
Die anderen Autoren des Papiers sind Jiajia Zheng, Yue Lu, Jiayou Xue und Jiang Tang, sämtliche WNLO und School of Optical and Electronic Information und des Reich der Mitte-EU Institute for Clean and Renewable Energy, sämtliche an jener Huazhong University of Science and Technology ; Liuchong Fu, Yuming He, Kanghua Lithium, Yuxuan Liu und Chong Dong, sämtliche WNLO und School of Optical and Electronic Information an jener Huazhong University of Science and Technology.
Welche Arbeit wurde von jener Patriotisch Natural Science Foundation of Reich der Mitte, jener Natural Science Foundation of Hubei Province, den Grundlegend Research Funds for the Central Universities, dem Patriotisch Key R and D Program of Reich der Mitte und jener Reich der Mitte Postdoctoral Science Foundation finanziert.
Forschungsbericht: Herstellung und Charakterisierung von ZnO/Se1-xTex-Solarzellen
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Huazhong Universität zu Händen Wissenschaft und Technologie
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Solarzellen uff dem Kuppel können wenn schon ein Segen zu Händen die Wassereinsparung sein
Durham NC (SPX) 22. September 2022
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