太阳能电池材料的热稳定性

来自欧洲的学者们发展了一种简单的热动力学方法来预测某种物质是否能够承受在制备太阳能电池薄膜过程中所需要的高温条件。该方法可以更好地帮助科学家们寻找更加优良的能源材料。该研究成果发表在ChemPhysChem期刊上。

“当我们在筛选用于太阳能电池的材料时,要考虑的条件有很多”,作者Scragg说,“它必须能高效地将太阳能转化为电能,它的制备最好不需要稀有的、昂贵的或者有毒的原材料,高质量的材料必须可以比较容易地进行生产”。然而,目前大部分的非硅无机太阳能电池薄膜都是基于或者有毒的材料(如CdTe),或者相对稀有的材料(如CIGSe)。大批的研究人员都在致力于寻找可替代它们的新型材料。Scragg继续讲到:“我们面临一个很大的问题,自然界为我们提供了这么多的材料,我们根本不可能对每一种材料都进行测试。所以我们提出了一种方法,它可以将这个问题大大地简化。”

在生产过程中,太阳能电池材料必须被加热到很高的温度-称作退火过程-以获得高质量的晶体。但是,有很多材料无法承受这么高的温度,这就使它们从根本上不适用于太阳能电池材料。Scragg和同事们现在找到了一种方法可以预测材料是否能承受生产过程中的高温条件。他们预期了一些多元半导体材料在热处理过程中所可能发生的化学反应,说明了通过调节热处理条件可以有效地改善材料的稳定性和质量。

科学家们研究了不同的材料,例如CIGSe、CZTSe以及其它我们不太熟悉的三元或四元半导体材料。Scragg认为他们发展的方法对寻找新型的光吸收材料非常有帮助:“有许多其它可以选择的材料,有些可能有良好的应用前景,而有些可能根本就不适用。我们有限的时间和精力只能集中到去发展某几中材料上。与局限于某种单一的材料想反,我们的方法是针对大量的材料。它可以告诉我们哪些材料具有进一步研究是价值,而哪些材料没有”。