尋找耐熱太陽能儲能電池材料

歐洲研究人員開發出一種簡單的熱力學辦法，可以預測一種物質是不是能耐受高溫，用于加工常規薄膜，制成光伏設備。這種新辦法有助于科學家尋找更好的能源材料。瑞典烏普薩拉大學（UppsalaUniversity）的喬納森•斯克拉格（JonathanScragg），還有他的一些同事來自的英國巴斯大學（UniversityofBath）和盧森堡大學（UniversityofLuxembourg），他們的成果發表在四月二十四日的《化學物理物理化學》（ChemPhysChem）雜志上，題為《熱力學合成薄膜材料用于太陽能電池》（ThermodynamicAspectsoftheSynthesisofThin-FilmMaterialsforSolarCells）。

“有許多事情要考慮，因為要尋找理想的材料，用于太陽能電池，”斯克拉格說。“這種材料非得非常有效地把光轉換成電能，不應當蘊含任何稀有的，昂貴或危險的原材料，非得易于制造，具有高品質。”然而，現有的大多數無機非硅薄膜太陽能電池技術，采用的要么是有毒物質，如碲化鎘（CdTe：cadmiumtelluride），要么就是比較少見的物質，如銅銦鎵硒（CIGSe：copperindiumgalliumselenide）。因此，世界各地的許多研究人員都在尋找替代材料，以克服這些局限性。“我們正面對著一個巨大的問題”，斯克拉格說。“大自然供應了如此眾多的不同材料，不可能每一種都探測。我們解析了一種辦法，可以大大簡化這一問題。”

在制造過程中，太陽能電池材料非得加熱到很高的溫度，這一步稱為退火，這樣它們就可以結晶，達到要求的質量。然而，很多材料無法耐受這樣的高溫，會碎裂，根本不適合使用。斯克拉格和同事今朝找到一種辦法，可以事先確定，一種物質是不是能夠耐受加工過程中出現的高溫。他們預測，熱解決中，反應發生在幾層多元半導體化合物上，采用不同襯底，而且聲明，退火條件可以控制，以最大限度地提高材料的穩定性和質量。

科學家們研究了不同的物質，如銅銦鎵硒（CIGSe），銅鋅錫硒（CZTSe），和其他不太知名的三元和四元半導體。斯克拉格認為，新的辦法有很大的幫助，可以找到更好的吸收材料。“在那里，有很多的替代材料，其中有一些非常有前途，也有一些可能永遠不會滿足太陽能電池的要求。這些替代材料中，惟有為數不多的獲得所需的時間和資源，得到開發，達到足夠高的水平。我們不是專注于一種單一的材料，而是采取更廣泛的做法，供應的這種辦法可以確定什么材料可能有用，什么有根本上的局限性。”他說。

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