研究员发现克思特光伏电池材料中存在晶格缺陷可提高效率

导读：国际研究小组发现，克思特光伏电池材料中存在的一些晶格缺陷实际上可以提高效率，而不是降低效率。该小组相信钾长石光伏电池将在未来十年内大规模生产。

由伊朗塔比亚德·莫代雷斯大学，德黑兰大学，沙希德·巴哈纳尔大学，克尔曼大学，塞姆南大学和科威特大学领导的研究人员对10．33％的高效钾钛矿型太阳能电池进行了缺陷分析，他们的分析发现，通过精心控制地向材料中添加缺陷，此效率可以提高到18．84％。

论文中描述提高CZTSSe太阳能电池的效率，工程在吸收层晶格缺陷，发表在太阳能、缺陷的设备进行了分析通过一系列基于有限元数值模拟方法（FEM），最使用的方法来解决工程和数学模型的问题，和有限差分（FD）技术，这近似于衍生品通过结合附近使用一组权重函数值。

科学家指出，克斯特晶体层的各种晶格缺陷，包括空位、间隙和反位缺陷，通常被认为是这些电池低转换效率的原因。

他们特别分析了硫化铜锌锡／硒化物（CZTS和CZTSe）和酯层的缺陷。他们表示：“很明显，缺陷在层的带隙中产生了陷阱级别。”在缺陷评估的每个部分中，主要缺陷被去除，单元的无缺陷吸收层用每个部分的每个状态下新的指定缺陷建模。

然而，他们的分析显示，其中一些缺陷实际上可以提高而不是降低电池效率。密度低于吸收层载流子密度，能级远离电子的费米能级和带隙中间的缺陷。费米能级描述了绝对零度温度下电子能级集合的顶部。

合著者Mehran Minbashi说：“我们发现由于吸收层的缺陷工程，钾长石太阳能电池的性能可以提高50％（相对而言），从10．33％提高到18．47％。”目前，报道过的钾长石太阳能电池的最高效率是12．6％。

Minbashi补充说，他们现在正致力于将研究结果应用到真正的太阳能电池上。明巴希进一步指出，钾长石太阳能电池将在这个十年结束时实现商业化生产。

在低成本薄膜太阳能电池中，钾长石是最有前途的吸光材料候选者之一。凯斯特酸盐由铜、锡、锌和硒等常见元素组成，与铜铟硒化镓（CIGS）化合物不同，未来预计不会出现供应瓶颈。目前，尽管钾长石仍然落后于CIGS在大规模生产中的效率。

今年，爱沙尼亚的研究人员宣布了一种效率为8．7％的钾长石电池。2018年8月，澳大利亚研究人员实现了一种基于硫化铜锌锡或硫化物基酯的电池10％的效率。这种电池的世界纪录是12．6％，由日本薄膜生产商Solar Frontier在2013年创造。

去年，来自德国柏林亥姆霍茨中心的研究人员透露，他们正试图用锗取代锡，用于开发克斯特太阳能电池。
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