เซลล์แสงอาทิตย์ CdTeS บรรลุประสิทธิภาพการแปลง 20 เปอร์เซ็นต์ผ่าน Band Gap Gradient

นับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ ใช้การไล่ระดับสีแบบแบนด์แกปกับเซลล์แสงอาทิตย์แบบ CdTe ผลที่ได้คือประสิทธิภาพและแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่เพิ่มขึ้น รวมถึงสารประกอบที่ไม่แผ่รังสีที่ลดลง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโทเลโดและห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ได้ใช้การไล่ระดับสีแบบแบนด์แกปเป็นครั้งแรกเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแคดเมียมซีลีเนียมเทลลูไรด์ (CdSeTe) ที่ทำจากดีบุก (IV) ออกไซด์เชิงพาณิชย์ 2) ด้วยชั้นบัฟเฟอร์

นักวิทยาศาสตร์อธิบายถึงการค้นพบเซลล์สุริยะชนิดฟิล์มบางชนิดโพลีคริสตัลไลน์ Cd(Se,Te) ที่มีประสิทธิภาพ 20 เปอร์เซ็นต์พร้อมการไล่ระดับสีแบบองค์ประกอบใกล้กับทางแยกด้านหน้า ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications พวกเขากล่าวว่าบัฟเฟอร์ SnO2 เชิงพาณิชย์มีความเสถียรสูงและสามารถทำซ้ำได้อย่างง่ายดายด้วยค่าการนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการ

"ด้วยข้อได้เปรียบเหล่านี้ SnO2 จึงถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการผลิต CdTe มานานหลายทศวรรษ" พวกเขากล่าว โดยสังเกตว่าเทคโนโลยีบัฟเฟอร์นี้เพิ่งถูกแทนที่ด้วยซิงค์-แมกนีเซียมออกไซด์ (ZMO) อุปสรรคสำคัญคือค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กตรอนต่ำของบัฟเฟอร์ ZMO ชั้นซึ่งยากต่อการปรับปรุงแม้ว่าจะไม่มียาสลบในตัวก็ตาม

ทีมงานของสหรัฐฯ กล่าวว่า bandgap Gradient ถูกนำไปใช้กับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางประเภทอื่นๆ ได้สำเร็จ โดยมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด และเสริมว่าควรใช้ในอุปกรณ์ CdSeTe โดยการเพิ่มชั้นบางๆ ของแคดเมียมซัลไฟด์ (CdS ) ไปยังบริเวณทางแยกด้านหน้าโดยหลีกเลี่ยงการก่อตัวของส่วนต่อประสานที่เป็นอันตราย

"กุญแจสู่ความสำเร็จนี้คือการเพิ่มชั้น CdS และ CdSe ของออกไซด์ก่อนที่จะสะสมชั้นดูดซับ CdTe" พวกเขากล่าว

นักวิชาการสร้างชั้นบัฟเฟอร์ของเซลล์นี้ 2 ชั้น ชั้น CdS และ CdSe ที่ถูกออกซิไดซ์ดังกล่าวข้างต้น ชั้น CdTe และชั้นสกัดโพรงทองแดง (I ) ไทโอไซยาเนต (I ) ( cus cn) โดยใช้ชั้นออกไซด์นำไฟฟ้าโปร่งใส (TCO) (SnO)