银提高了太阳能电池的效率

TalTech研究人员开发的下一代轻质柔性单晶层太阳能电池。

作为为期两年的合作项目的结果，塔林工业大学的材料研究人员通过用吸收剂材料中的银部分取代铜来提高了下一代太阳能电池的效率。

经济发展和能源消耗的总体增长导致对以较低成本生产环保能源的需求增加。在可再生能源领域可以找到最可行的解决方案。能源生产的新技术应提供具有广泛用途的清洁，低成本，环保解决方案，使太阳能成为当今的最佳解决方案。塔尔泰克（TalTech）的材料研究人员正在研究下一代光伏产品-单颗粒层太阳能电池。

TalTech光伏材料实验室的高级研究员Marit Kauk-Kuusik说：“始于1950年代的传统硅太阳能电池的生产仍然非常消耗资源和能源。我们的研究专注于下一代太阳能电池的开发，即基于化合物半导体的薄膜太阳能电池。”

这是TalTech光伏材料实验室Marit Kauk-Kuusik的高级研究员。

薄膜太阳能电池由几层薄薄的半导体材料组成。对于高效的薄膜太阳能电池，必须使用具有非常好的光吸收特性的半导体作为吸收剂。硅吸收剂不适合用于薄膜太阳能电池，因为不理想的光吸收导致吸收剂层相当厚。TalTech研究人员正在开发一种名为kesterite（Cu2ZnSn（Se，S）4）的化合物半导体材料，该材料除了具有出色的吸光性外，还包含丰富的地球化学元素和低成本的化学元素（例如，铜，锌，锡，硫和硒）。TalTech研究人员使用单粒粉末技术生产硅藻土，这在世界上是独一无二的。

“我们正在开发的单粒粉末技术在方法上与世界上使用的其他类似太阳能电池制造技术不同。与广泛用于生产薄膜结构的真空蒸发或溅射技术相比，单颗粒粉末技术的价格更低。” Marit Kauk-Kuusik说。

粉末生长技术是在特殊的箱式炉中将化学成分在750度下加热四天的过程。此后，将获得的物料洗涤并在专用机器中过筛。合成的高质量微晶粉末，单颗粒粉末用于生产太阳能电池。粉末技术与其他生产方法的不同之处尤其在于其低成本，因为它不需要任何昂贵的高真空设备。

单颗粒粉末由独特的微晶组成，这些微晶在大型模块（覆盖有超薄缓冲层）中形成并联连接的微型太阳能电池。然而，这提供了优于上一代的光伏模块，即基于硅的太阳能电池板的主要优点：光伏电池重量轻，柔性，可以透明，同时对环境友好并且显着便宜。

光电质量的指标是效率。效率不仅取决于所用材料的特性和太阳能电池的结构，还取决于太阳辐射强度，入射角和温度。

达到最高效率的理想条件是在寒冷的阳光灿烂的山区，而不是像人们期望的那样在炎热的沙漠中，因为热量不会提高太阳能电池的效率。可以计算每个太阳能电池板的最大理论效率，不幸的是，到目前为止，这实际上是不可能实现的，但这是要追求的目标。

“我们已经达到了发展的点，在硅藻土吸收剂材料中用银部分替代铜可以使效率提高2％。这是因为铜本质上是高度可移动的，从而导致太阳能电池效率不稳定。Marit Kauk-Kuusik说：“用银代替1％的铜将单晶层太阳能电池的效率从6.6％提高到8.7％。”

TalTech的两个材料研究人员小组：光伏材料和光电子材料物理研究小组在高质量的科学杂志上发表了文章“ Ag合金化Cu2（Zn，Cd）SnS4对单粒粉末性质和太阳能电池性能的影响”材料化学学报A.

单颗粒层太阳能电池技术由爱沙尼亚-奥地利合资企业Crystalsol GmbH实施。为了使研究人员开发的光伏技术商业化，应将太阳能电池效率提高到15％。

参考：Kristi Timmo，Mare Altosaar，Maris Pilvet，Valdek Mikli，Maarja Grossberg，Mati Danilson，Taavi Raadik，Raavo Josepson，Jüri撰写的“ Ag合金化Cu2（Zn，Cd）SnS4对单粒粉末性质和太阳能电池性能的影响” Krustokb和Marit Kauk-Kuusik，2019年10月8日，材料化学杂志A.DOI：
10.1039 / C9TA07768E