从丰富的元素中识别新的太阳能吸收器

在最近发表在《杂志》上的文章中ACS能量信，研究人员讨论了地球上丰富的太阳吸收器的形成。

学习：新兴的地球丰富的太阳能吸收器。图片来源：gorodenkoff/shutterstock.com

背景

长期以来，下一代光伏（PV）研究的圣杯一直在开发高效，稳定，低成本的太阳吸收器，并由地球含量无毒的材料制成。亚博网站下载可以加工的铅壁钙化盐的介绍和迅速上升，这阻碍了这项工作。

这些卤化物钙棍骨缺陷的能力是其基本启示质量之一，尽管缺陷密度较大，但仍可以有效的PV性能。这一发现已重新激发了地球丰富的光伏社区的努力，以基于卤化物钙钛矿创建有效的太阳能吸收剂，并特别关注缺陷耐受性和长扩散长度材料。亚博网站下载

同时，大量的土壤吸收器的大量多样性提供了极大的机会，可以克服铅甲酯钙钛矿的毒性和稳定性限制，同时又留在钙钛矿的化合物家族之外。甲状腺素钙钛矿，例如srzrs₃，bahfs₃，Bazrs₃和SRHFS₃，以及许多其他Ti，Zr和基于HF的化合物，也广受欢迎。

关于研究

在2021年秋季欧洲材料研究协会会议上，关于“太阳能的地球下一代材料”（F）的最新研讨会强调了这两个社区的融合所亚博网站下载创造的令人着迷的新可能性（实际上是持有）。

在这项研究中，作者强调了在F，即II-IV-N期间提出的一些重要的新兴主题₂化合物，硫酸硫酸盐钙钛矿和锑葡萄核化合物。该团队还介绍了对新颖耐缺陷的太阳能吸收器的计算搜索。

观察

许多研究报告说，甲状腺素蛋白酶钙钛矿适合在与光电化学细胞，硅和室内光伏的串联中施用，典型的带隙接近2 eV。在单晶Laalo上₃，srtio₃，或srlaalo₄底物研究人员种植了纯相巴兹尔的外延薄膜₃使用分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积（PLD）。发现PLD膜在环境温度下具有光致发光，PL寿命高达8 ns。但是，这些PLD和MBE膜的制备需要在700-900°C范围内进行加工温度。

其中一项研究报告说，通过使用明显更具反应性的基于酰胺的前体Batis₃可以在低至280°C的温度下制备胶体纳米棒。由于这些纳米棒可以重新分散并以氯仿或甲苯为沉淀，因此它们具有使用常规纳米晶体加工方法制作薄膜的潜力。Znsnn₂（ZTN）和MGSNN₂（MTN）是两个II-IV-N₂引起了很多兴趣的化合物。

其中一项研究报告了由N型ZTN和P型SNO组成的0.37％功率转化效率异质结太阳能电池的发展。引入稀薄的Al₂o₃SNO和ZTN之间的厚度为23.3 nm，效率提高了1.54％。SB中的运营商移动性₂se₃由于其一维链或纳米管的结构，其高度各向异性。

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当前的记录效率是通过在底物配置中使用近距离升华获得的，部分通过控制SB₂se₃方向，高度依赖于基础的MO接触层厚度。Se蒸气流量或在超编组构型中使用预沉积的种子层进一步影响晶体方向控制。基于两光子能量来研究一种独特的光发射方法，以研究SB处的带偏移和曲率₂se₃-CD和SB₂se₃-tio₂接口。发现虽然tio₂可以用作扩散屏障的运行，它的带有吸收器的带偏移较不优于CD。

Chalco-Halides薄膜的带隙（例如Sbsei，Bioi和SN₂SBS₂我₃），锑辣椒剂（例如，SB₂se₃和SB₂s₃），二元卤化物（例如INI和BII₃），ABZ₂葡萄干剂（例如NASBS₂和Agbis₂）和钙钛矿衍生物（例如CS₂Agbicl₆）发现由反应性共同输入形成与理论预测相匹配。根据第一原理的缺陷计算，除了氮呈现外，所有天然点缺陷均浅，氮呈液的浅层呈浅状态，低于传导带低于传导带的最小值。YZN₃n₃提出在串联太阳能电池中作为顶部细胞吸收器，带隙为1.8 eV。

结论

总而言之，这项研究阐明了地球丰富的PV部门正在经历许多引人入胜的突破，从创新的概念（例如阳离子障碍效应）到进入研究新阶段的独特材料，例如在诸如Chalcogenide perovskites的低温处理中的新阶段。亚博网站下载

作者认为，在这种情况下，未来几年将充满发现和技术进步的机会。

资源

Choi，J。W.，Shin，B.，Gorai，P。等。新兴的地球丰富的太阳吸收器。ACS Energy Letters 7 1553-1557（2022）。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00516

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