華盛頓州立大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種更高效，更安全，更具成本效益的方式來生產(chǎn)用于太陽能電池或其他應(yīng)用的碲化鎘(CdTe)材料，這一發(fā)現(xiàn)可以促進(jìn)太陽能行業(yè)的發(fā)展并使其更具競爭力。

研究人員表明，他們可以迅速生長出大量的高純度CdTe材料(一天之內(nèi)超過公斤大小的晶體)，這在業(yè)界被認(rèn)為是閃電般的快。該技術(shù)使用高壓爐生產(chǎn)大量所需的晶體原料，其成本效益比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高45%，并且具有可擴(kuò)展性，這可使CdTe太陽能技術(shù)比天然氣便宜。所生產(chǎn)的晶體材料還具有比目前可用的更好的電性能。

研究人員與國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)和行業(yè)合作伙伴Nious Technologies，Inc.合作，在《晶體生長雜志》上報(bào)告了他們的工作。

CdTe光伏技術(shù)是一種比流行的硅太陽能電池更新的技術(shù)，并且在效率方面具有競爭力。在炎熱潮濕的天氣下，它們的性能也更好。盡管CdTe太陽能電池在成本和效率方面可以比硅提供顯著的優(yōu)勢，但它們目前僅占公用事業(yè)規(guī)模的不到太陽能市場的10%。特別地，當(dāng)前的生產(chǎn)方法緩慢，昂貴，麻煩并且缺乏定制的靈活性。

(lr)Seth McPherson，Tawfeeq Kadheem Al-Hamdi和Santosh Swain站在Bridgeman爐子的前面，該爐子用于制造碲化鎘晶體材料。信用：WSU

材料研究所的研究助理教授，該論文的合著者桑托什·斯溫(Santosh Swain)說：“目前，原材料生產(chǎn)存在著巨大的糾結(jié)。” “太陽能行業(yè)一直在穩(wěn)步提高器件效率和制造器件，但是要進(jìn)一步提高效率和降低成本，則需要改善CdTe材料的性能。”

當(dāng)前的制造過程涉及在密封的玻璃管中蒸煮CdTe材料以容納反應(yīng)。它需要很長的時(shí)間，這些管不可重復(fù)使用，并且二氧化硅玻璃受到的熱量，質(zhì)量和壓力受到限制。由于擔(dān)心材料爆炸，該行業(yè)可以生長的晶體尺寸受到限制。為了制造太陽能電池，然后將晶體蒸發(fā)到玻璃基板上以制造非常薄的薄膜。

這項(xiàng)新技術(shù)使用了堅(jiān)固的石墨坩堝，并將材料在高壓Bridgman爐中烹煮。高壓環(huán)境完全消除了爆炸的可能性，還使研究人員可以在制造過程中輕松添加高濃度的其他材料(稱為摻雜劑)，以提高材料的性能。2016年，WSU研究團(tuán)隊(duì)與NREL和田納西大學(xué)合作，通過添加磷作為摻雜劑，大大改善了CdTe技術(shù)，克服了長達(dá)60年的1 V限制。對于該項(xiàng)目，研究人員添加了砷作為摻雜劑。

Tawfeeq Al-Hamdi博士說，在原料制造過程中添加高揮發(fā)性摻雜劑也消除了在膜沉積后進(jìn)行摻雜的需要，因?yàn)閾诫s可能會(huì)導(dǎo)致不均勻性問題。學(xué)生和論文的主要作者。

共同作者塞思·麥克弗森(Seth McPherson)說：“興奮劑是關(guān)鍵策略。” “在80個(gè)大氣壓下，您確實(shí)可以將摻雜劑推入材料中，而不必?fù)?dān)心它們會(huì)從晶體中蒸發(fā)掉或以其他方式逸出系統(tǒng)。”