合肥研究院铜基薄膜太阳能电池材料缺陷研究获进展

发布时间:2023-11-26 作者: 导电胶条

  铜锌锡硒(CZTSe)的组成元素在地球中储量丰富且无毒,通过少量硫取代硒,其带隙能轻松实现在1.0-1.5eV之间调节,是具有优势的低成本薄膜太阳能电池材料。目前,CZTSe最高效率只有12.6%,远低于其姊妹化合物铜铟镓硒(CIGS)的22.6%。实验研究表明,Na掺杂能大大的提升CZTSe材料中的载流子(空穴)浓度,增强p型电导,进而提高电池效率。但目前掺杂对其影响机理尚不明确。

  据此,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所曾雉课题组对CZTSe材料中杂质和缺陷的性质进行了深入的研究。研究组利用第一性原理计算出Na相关缺陷的形成能、电荷转移能级和迁移路径。研究根据结果得出,在CZTSe中除了NaSn外,其它与Na相关的缺陷均为浅施主或受主。其中,NaZn形成能很低,可以在材料中大量存在,因此会和本征的深能级缺陷SnZn竞争,减少电子空穴对的复合,增强电池的效率;同时,NaZn有很浅的电荷转移能级,可以为材料贡献空穴,增强材料的p型电导;Na容易在CZTSe材料中以间隙Na原子和NaCu的形式进行迁移,有助于VCu浅受主的产生。相关研究结果发表在PhysicalChemistryChemicalPhysics上。

  铜基化合物CuGaS2室温带隙为2.43eV,接近最佳的中间带母体材料带隙,是理想的中间带太阳能电池材料。近年来,中间带太阳能电池可以在一定程度上完成三光子吸收过程,理论极限效率高达46%,因此而受到研究人员广泛关注。实验和理论均已对多种掺杂元素(Sn、Fe、Ti、Cr等)的CuGaS2进行研究,但结果并不清晰。例如,对于Fe掺杂CuGaS2材料,实验研究之后发现随掺杂量增大光吸收增强,但光电流和电压却在减小。为此,课题组利用优化的杂化密度泛函从缺陷物理的角度进行Sn掺杂CuGaS2中的缺陷问题研究。研究之后发现,CuGaS2中的SnGa是一个双极的陷阱,辐射性复合与激发的可能性相等,因此会限制载流子的寿命,亦即光电流的大小。另外,SnGa施主会诱导CuGa受主的自发形成,两者电荷补偿,将费米能级钉扎在EV+1.4eV处。此时,离化的SnGa+和CuGa-,2缺陷限制了可利用光的范围。该研究从理论上解释了目前实验上观测到的现象,为未来研究并理解杂质中间带材料的性质提供了新思路。相关研究工作发表在PhysicalReviewB上。

  研究工作得到了国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家留学基金委及合肥超算中心的资助与支持。

  图1.CZTSe中与Na相关缺陷的形成能随费米能级的变化(a);Na的迁移路径(b)。

  图2.CuGaS2中SnGa和CuGa的形成能随费米能级的变化曲线。箭头指示绝热电荷转移能级所在位置(a);CuGaS2中SnGa0、SnGa-和SnGa+在子带隙能量区间的介电函数的虚部(b)。

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  在经历欠薪风波、北京总部被拆除后,一度销声的汉能又有新动态。近期在阿里资产交易平台上,3家汉能公司债权拟全额转让,债权本息超12亿元,分别为青海汉能薄膜太阳能发电有限公司(债权本息1.3938亿元),福海汉能光伏发电有限公司债权本息(7176.41万元)、北京知旬科技有限公司(原名北京汉能光伏技术

  日前,四川眉山首个采用太阳能薄膜电池板做外墙的科创中心建成。据悉,该科创中心总占地57亩,其中,办公大楼占地10亩,共修建5层、20000多平方米,2021年1月完成主体框架建设,3月变更外墙方案,12月完成主体和外墙施工。这栋5层大楼三面墙共有将近5000片太阳能薄膜电池板,每年可产电55万度,在不使

  北极星太阳能光伏网获悉,11月11日,泰州锦能新能源有限公司钙钛矿铜铟镓硒叠层电池全产业链项目签约落户湖南省常德市。

  10月23日,云南国际中标广西华磊新材料有限公司分布式光伏特许经营项目。项目位于广西平果市,规划建设分布式光伏16.5兆瓦,同步融入分布式光伏直流接入电解铝母排4兆瓦及新能源汽车充电桩。项目投运后,预计每年可为广西华磊公司提供绿电1597万千瓦时,节约标准煤约638吨,减少二氧化碳排放量15922吨

  据彭博新能源财经(BNEF)最新发布的《BangladeshPowerSectorattheCrossroads》报告中指出,由于光伏技术成本的不断降低,太阳能将在2025年成为孟加拉国最便宜的能源;到2030年,带有储能电池的太阳能系统(PVS)的平准化电力成本(LCOE)将比新建火力发电厂更便宜。目前,孟加拉国建设公用事业规模太阳能

  自2022年以来,光伏电池技术进入由p向n迭代大潮,TOPCon、HJT、XBC三大技术均有拥趸者。而近期,n型技术路线之争,正因隆基而变得更激烈。9月5日,隆基绿能举行半年报业绩说明会,董事长钟宝申在会上表示,在接下来的5~6年,BC电池会是晶硅电池的绝对主流,未来隆基绿能很多产品都会走向BC技术路线。

  9月4日,广西壮族自治区工业和信息化厅等六部门关于推动能源电子产业高质量发展的实施建议,文件指出,以南宁、北海、梧州、百色等地市为依托建设高效光伏电池片和组件产品集聚区;以南宁、桂林、柳州、梧州为依托建设新型储能电池产业集聚区;以南宁、桂林为核心区域建设光电器件、能源管理器件、数字能源系

  BC技术,无疑是当下光伏行业非常关注的技术路线。当光伏有突出贡献的公司隆基绿能董事长钟宝申提出,未来5-6年,BC类电池将成为晶硅电池的绝对主流,其大量产品都会走向BC路线。此言论一出,市场开始重新审视起BC技术。BC技术的发展历史最早可追溯至48年前。1975年,Schwartz和Lammert首次提出背接触式光伏电池

  光伏行业突发热闹。近日,隆基宣布BC电池将成为晶硅电池的绝对主流,态度明确,大家对BC电池的关注再掀高潮。这次小高潮,更像是当前光伏产业周期与宏观资本周期跌宕共振的一次宣泄,光伏行业近年来占主导的价值观正在受到挑战,从过去几年的“功利主义”向未来一段时间的“精致主义”转变。我们在2023

  9月5日,颓废已久的光伏概念股迎来大涨,截至收盘,爱旭股份、帝尔激光、广信材料、英诺激光等纷纷涨停,与此同时,赛伍技术、中来股份、隆基股份等纷纷跟涨。而这些股票爆发的助燃剂归结为“BC电池”。今日,在隆基绿能2023年半年度业绩说明会上,公司董事长钟宝申表示,前期隆基未明确未来的技术路线

  随着国际能源形式的发展,发展以光伏为代表的可再次生产的能源已成为全世界共识,同时,光伏也是我国实现“双碳目标”的重要手段。而怎么样发展好光伏呢?以先进的技术引领的“降本增效”是必由之路。随着时下人们对更高功率、更高效率、更高发电量、更高可靠性以及更低BOS、更低LCOE、更低碳排放产品的渴求,研究与开发

  7月26日,杭州市人民政府发布关于快速推进绿色能源产业高水平发展的实施建议。实施意见提出,2025年,绿色能源产业高质量发展规模质量、创新能级、应用推广水平明显提升,实现规上工业产值突破3000亿元,全市新型储能项目累计装机达40万千瓦,光伏累计装机达300万千瓦,可再次生产的能源发电量占本地发电总量的比重

  钙钛矿太阳能电池(PSCs)因廉价的材料成本、易于制备大面积器件以及较高的光电转换效率等优点而非常关注。SnO2具有高透过率、高电子迁移率、适宜的能级、良好的紫外辐照稳定性和易于低温加工等特点,是目前n-i-p型PSCs电池常用的电子传输材料。然而,它的体相和表面的缺陷【氧空位(VO)、悬空羟基(-

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