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热处理中,退火条件可以控制,以最大限度地提高材料的稳定性和质量。
欧洲研究人员开发出一种简单的热力学方法,可以预测一种物质是否能耐受高温,用于生产常规薄膜,制成光伏设备。这种新方法有助于科学家寻找更好的能源材料。瑞典乌普萨拉大学(UppsalaUniversity)的乔纳森•斯克拉格(JonathanScragg),还有他的一些同事来自的英国巴斯大学(UniversityofBath)和卢森堡大学(UniversityofLuxembourg),他们的成果发表在4月24日的《化学物理物理化学》(ChemPhysChem)杂志上,题为《热力学合成薄膜材料用于太阳能电池》(ThermodynamicAspectsoftheSynthesisofThin-FilmMaterialsforSolarCells)。
“有许多事情要考虑,因为要寻找理想的材料,用于太阳能电池,”斯克拉格说。“这种材料必须非常有效地把光转换成电能,不应该包含任何稀有的,昂贵或危险的原材料,必须易于制造,具有高品质。”然而,现有的大多数无机非硅薄膜太阳能电池技术,采用的要么是有毒物质,如碲化镉(CdTe:cadmiumtelluride),要么就是比较少见的物质,如铜铟镓硒(CIGSe:copperindiumgalliumselenide)。因此,世界各地的许多研究人员都在寻找替代材料,以克服这些局限性。“我们正面临着一个巨大的问题”,斯克拉格说。“大自然提供了如此众多的不同材料,不可能每一种都测试。我们介绍了一种方法,可以大大简化这一问题。”
在制造过程中,太阳能电池材料必须加热到很高的温度,这一步称为退火,这样它们就可以结晶,达到要求的质量。然而,很多材料无法耐受这样的高温,会碎裂,根本不适合使用。斯克拉格和同事现在找到一种方法,可以事先确定,一种物质是否能够耐受生产过程中产生的高温。他们预测,热处理中,反应发生在几层多元半导体化合物上,采用不同衬底,而且表明,退火条件可以控制,以最大限度地提高材料的稳定性和质量。
科学家们研究了不同的物质,如铜铟镓硒(CIGSe),铜锌锡硒(CZTSe),和其他不太知名的三元和四元半导体。斯克拉格认为,新的方法有很大的帮助,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,也有一些可能永远不会满足太阳能电池的要求。这些替代材料中,只有为数不多的获得所需的时间和资源,得到开发,达到足够高的水平。我们不是专注于一种单一的材料,而是采取更广泛的做法,提供的这种方法可以确定哪些材料可能有用,哪些有根本上的局限性。”他说。
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