2016年9月28日
CFN科学家利华国际张地方透射电子显微镜的一个示例。(BNL)
科学家在研究镉碲太阳能电池,这是一个有前途的替代硅基细胞,发现微观“断层线”内和材料的晶体功能之间的导电通路,使电流的流动。
研究的细节美国能源部布鲁克海文国家实验室和康涅狄格大学的已发表在《自然科学》杂志上。亚博老虎机网登录研究展示了碲化镉可以转化为一个合适的材料来生成太阳能通过常见的处理技术。它还可以显示一个方法设计太阳能设备比硅更高效的设备。
如果你看看像硅半导体,晶体缺陷通常是糟糕的。
Eric止住血,物理学家,布鲁克海文实验室中心功能纳米材料(CFN)亚博网站下载
止住血解释说,原子的排列或错位的轻微变化原子阱粒子携带电,带正电荷的“空穴”,留下,成为移动当光子在阳光下爆震松电子,或带负电荷的电子。yabo214
太阳能电池分离正电和负电,然后运行通过一个电路。目前生产用于卫星、城市和房子。的指控是打断了缺陷,影响太阳能电池的效率。
然而,科学家发现,碲化镉,而不是充当陷阱“平面缺陷”之间的界限和个人晶体- fault-like失调的原子安排函数作为导电率的途径。
这个意想不到的连接被布莱恩·休伊的团队成员第一次注意到材料科学研究所的康涅狄格大学的。亚博网站下载亚博老虎机网登录贾斯汀Luria和Yasemin库特,探索氯的影响解决方案治疗,极大提高了碲化镉的导电特性,研究了太阳能电池之前和之后的治疗以独特的方式。
早期的研究,探讨了表面的太阳能电池用导电原子力显微镜的目的。配备好调查更比一根大头针的针头,显微镜扫描在材料表面的山丘和山谷观察其地形特征,同时测量位置特定的电导率。
这种技术是科学家用来研究如何影响太阳能电池的性能在纳米尺度上的表面特性。
没有采取措施努力最重要的一部分,隐藏在表面的太阳能电池。库特罗瑞亚开发了一种新方法来实现这一目标。
他们获得数以百计的序列图像后每一次移除一层纳米级的材料,通过材料的厚度扫描。这些分层技术被用来构建一个三维图像,太阳能电池的高分辨率层析图,这是类似于脑部计算机断层扫描(CT)扫描。
基本上每个人都使用这些显微镜拍照的地面,并解释下是什么。它看起来像有一个洞穴,或岩石货架,或建筑的基础。但是我们只能知道一旦我们仔细挖掘,像考古学家,跟踪正是我们找到途中的每一步,当然,在一个多,规模要小的多。
布莱恩·休伊,康涅狄格大学
自由流动的电流fault-like缺陷和晶体边界的碲化镉太阳能电池被曝CT-AFM地图。相比于未处理的样品的解决方案,和几乎没有缺陷,没有连接和更少的电导率,样品处理氯化溶液有更多的缺陷,更高的缺陷密度和高度的连通性。
研究小组怀疑堆积造成的缺陷是平面缺陷安排在晶体或原子排列的变化。然而,CT-AFM不能揭示原子尺度结构细节。为了得到这个信息,团队接近止住血的电子显微镜集团CFN,能源部科学办公室的用户设备。亚博老虎机网登录
“先前与埃里克共享思想,这是我们发现的自然延伸和他的团队工作,“休伊说。
说止住血,“这是问题的确切类型CFN设置处理,提供专业知识和设备,大学的研究人员可能没有帮助推动科学假说的发现。”app亚博体育亚博老虎机网登录
物理学家利华国际张使用CNF康州大学的结果和透射电子显微镜(TEM)研究氯化碲化镉的原子尺度特性发布解决方案治疗电导率相关地图。原子结构缺陷的揭示了TEM图像确认他们是由特定的原子堆积规律的变化样本。
图片也证实,平面缺陷晶体中的各种谷物和创建高导电性途径促进电子和空穴运动。
“当我们看着地区具有良好的导电性,平面缺陷与晶粒间,形成连续的通道电导整个厚度的材料,”张说。“所以最好的导电率的地区是那些拥有高学位这些缺陷之间的连通性。”
研究人员认为,氯处理导致更多的连通性以及缺陷,但进一步的研究需要明确确定氯溶液治疗的重要的影响。
止住血,用电子显微镜和CTAFM技术在串联收益率的“赢家”追求成本效益和有效的替代硅基太阳能电池已达到他们的效率水平。
已经有一个billion-dollar-a-year行业碲化镉太阳能电池,和其他很多工作探索硅的替代品。但所有这些选择,因为他们的晶体结构,有更高的趋势形成的缺陷。这项工作给我们提供了一个系统化的方法我们可以使用它来理解,如果缺陷是好是坏的电导率。它也可以被用来探索不同的处理方法或化学物质的影响控制缺陷形式。在碲化镉的情况下,我们可能想要找到方法让更多的缺陷,或寻找其他材料的缺陷提高性能。亚博网站下载
埃里克止住血物理学家,布鲁克海文实验室中心的功能纳米材料亚博网站下载(CFN)
美国能源部科学办公室和美国能源部的能亚博老虎机网登录源效率和可再生能源办公室(EERE)包括其SunShot计划支持的努力。安德鲁·摩尔从科罗拉多州立大学提供了碲化镉样本用于研究。
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视频来源:BrookhavenLab / Youtube.com