一排排藍(lán)色的太陽能電池板散布著風(fēng)景和屋頂，通常是由晶體硅制成的，而晶體硅是幾乎所有電子設(shè)備中都能找到的主力半導(dǎo)體。

在過去的十年中，科羅拉多州立大學(xué)的研究人員通過制造和測(cè)試超越硅能力的新材料，引領(lǐng)了開拓性研究，以提高太陽能的性能和成本。他們專注于顯示出有望替代硅的材料，即碲化鎘。

與英國(guó)拉夫堡大學(xué)的合作伙伴合作，由科羅拉多州立大學(xué)(CSU)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)支持的下一代光伏中心的研究人員報(bào)告了一項(xiàng)關(guān)鍵突破，該突破是如何通過添加另一種碲化鎘薄膜太陽能電池來進(jìn)一步提高其性能的。材料硒。他們的結(jié)果發(fā)表在本月初的《自然能源》雜志上，是“新聞與觀點(diǎn)”文章的主題。

下一代光伏中心主任，機(jī)械工程學(xué)系副研究教授庫爾特·巴特說：“我們的論文正確理解了將硒與碲化鎘合金化后會(huì)發(fā)生什么。”

到現(xiàn)在為止，人們還不清楚為什么硒的添加使碲化鎘鎘太陽能電池的效率(能量輸出與光輸入的比率)剛剛超過22%，達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的水平。Barth和一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)與CSU合作伙伴WS Sampath和Amit Munshi一起解決了這個(gè)謎。他們的實(shí)驗(yàn)表明，硒克服了碲化鎘晶體中原子尺度缺陷的影響，為更廣泛，更便宜的太陽能發(fā)電提供了一條新途徑。

CSU團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室制造的碲化鎘薄膜使用的材料比傳統(tǒng)的硅太陽能電池板少100倍。因此，它們更易于制造，并且吸收接近理想波長(zhǎng)的陽光。電力公司生產(chǎn)的鎘碲化光伏電池是成本最低的太陽能行業(yè)提供，削弱基于化石燃料的來源在世界許多地區(qū)。

根據(jù)該論文，當(dāng)太陽光照射到經(jīng)過硒處理的太陽能電池板上時(shí)產(chǎn)生的電子不太可能在材料的缺陷處被捕獲和丟失，該缺陷位于晶粒長(zhǎng)大時(shí)位于晶粒之間的邊界處。這增加了從每個(gè)太陽能電池提取的電量。與工作材料通過先進(jìn)的沉積方法在制作CSU，團(tuán)隊(duì)通過測(cè)量多少光從含有硒的面板發(fā)射的發(fā)現(xiàn)了這種意外的行為。

由于硒在面板上的分布不均勻，他們比較了從幾乎沒有硒存在的區(qū)域和硒非常集中的區(qū)域發(fā)出的發(fā)光。

該論文的主要作者，博士學(xué)位的湯姆·菲迪奇亞(Tom Fiducia)說：“優(yōu)質(zhì)的無缺陷的太陽能電池材料非常有效地發(fā)光，因此發(fā)出強(qiáng)烈的光。” 拉夫堡大學(xué)的學(xué)生，與邁克爾·沃爾斯教授一起工作。“當(dāng)您看到數(shù)據(jù)時(shí)，富硒區(qū)域的發(fā)光比純碲化鎘明亮得多，并且效果非常明顯，這一點(diǎn)非常明顯。”