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美研發(fā)出銅鋅錫硫化合物薄膜電池
點(diǎn)擊次數(shù)：1387 發(fā)布時(shí)間：2010-12-9
之前研究證明，使用銅鋅錫硫（CZTS）納米晶體可制造出太陽(yáng)能電池。澳大利亞新南威爾斯大學(xué)馬丁·格林教授將CZTS稱為第3代薄膜太陽(yáng)能電池的候補(bǔ)技術(shù)，其具備無(wú)毒、礦源豐富的特性，有望取代碲化鎘（CdTe）及銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽(yáng)能技術(shù)，從而降低太陽(yáng)能發(fā)電成本，使可再生能源真正在生活中實(shí)現(xiàn)替代化石燃料。今年2月，IBM宣布使用CZTS制作出了這種太陽(yáng)能電池，不過(guò)，其轉(zhuǎn)化效率還不到1%。
美國(guó)普渡大學(xué)科學(xué)家報(bào)告稱，他們?cè)O(shè)計(jì)出了由低成本、來(lái)源豐富的材料制成的太陽(yáng)能電池，這種電池易于大規(guī)模生產(chǎn)且性能非常穩(wěn)定，其全域轉(zhuǎn)化效率高達(dá)7.2%，高于目前的同類太陽(yáng)能電池，其轉(zhuǎn)化效率在未來(lái)還有很大的提升空間。他們利用一種以溶液為基礎(chǔ)的薄膜沉積法，使用地球上儲(chǔ)量非常豐富的銅鋅錫硫化合物（CZTSSe）制成了這種太陽(yáng)能電池。
在研究中，科學(xué)家通過(guò)讓該納米晶體的各種組分更加合理，研發(fā)出一種更穩(wěn)固實(shí)用的薄膜涂層方法，對(duì)CZTS太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)做出了顯著改進(jìn)。合成出這種納米晶體后，科學(xué)家將其應(yīng)用于一個(gè)襯底上，做出一個(gè)厚度為1微米的薄膜。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種納米晶體薄膜上有很多包裹嚴(yán)實(shí)的大晶粒，這大大提高了制得電池的轉(zhuǎn)化效率。研究人員將其放在太陽(yáng)光模擬器下“浸泡”，15分鐘后，轉(zhuǎn)化效率達(dá)到7.2%，但將模擬器關(guān)閉不再施加光線后，效率則下降到6.89%。
該論文聯(lián)合作者休奇·希爾豪斯解釋到，全域效率指的是整個(gè)電池的效率，而不僅僅指“有效光照面積”的效率。盡管目前市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)CZTS或CZTSSe太陽(yáng)能電池，但本研究中的太陽(yáng)能電池與其他方法制造的太陽(yáng)能電池相比極富競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。希爾豪斯表示，真空法制造出的電池的轉(zhuǎn)化效率僅為6.7%，且更加昂貴。
郭啟杰表示，全域效率才zui有效?，F(xiàn)在人們提及的轉(zhuǎn)化效率，指的是太陽(yáng)能電池“有效光照面積”。然而，所有薄膜太陽(yáng)能電池都由金屬接點(diǎn)制成，金屬接點(diǎn)會(huì)阻止光線到達(dá)某些地方。考慮到這些損失，他們使用了“全域”效率這一更公平、更重要的效率。