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| 韓國研究人員開發更便宜的環保型太陽能電池 |
| （時間:2020-11-13 9:59:09） |
太陽能是不可再生能源的環境友好型替代品。然而，目前的太陽能電池板需要使用有毒材料作為緩沖劑，這并不具有可持續性。為此，韓國仁川國立大學的一個科學家團隊開發了一種新的環境友好型替代品，稱為ZTO緩沖劑，可以克服這一限制。他們的研究結果發表在《Nano Energy》上。
太陽能電池板由光伏電池組成，材料暴露在光下會產生受激電子，也就是電流。現代薄膜太陽能電池是由微米或亞微米厚的光伏材料組成，使其可以集成到柔性面板中。然而，這種工藝有一些局限性。領導這項研究的Jun Ho Kim教授解釋說："大多數薄膜太陽能電池包括有毒和昂貴的元素，這可能會阻礙太陽能電池應用的擴展。" Kim教授和他的團隊正在研究使用天然的環保材料生產太陽能電池，這些材料易于提取，制造成本低廉。
科學家們研究了由kesterite組成的環保電池，kesterite是一種天然礦物，可以作為光子吸收劑。大多數kieserite電池使用硫化鎘（CdS）制成的緩沖層來優化其性能。盡管它們的效率很高，但與制造這些緩沖層有關的污染和鎘的毒性在環保型太陽能電池中并不是理想的特征。為了解決這個問題，研究人員研究了一種新的替代品，稱為 "ZTO緩沖層"。為了進一步提高太陽能電池的效率，該團隊將吸收層（kesterite）和緩沖層（ZTO）之間的電子能量水平對齊。這使得電子在兩層之間更好地循環，提高了電池的電壓和整體性能，功率轉換效率達到了11.22%。目前使用CdS緩沖層的kieserite電池的最高效率為12.6%，這意味著新電池表現出很高的效率。該技術是第一個僅使用環保、豐富和廉價的材料就能產生如此高性能的電池。
隨著未來幾十年可再生能源比例的增加，這項研究的重要性只會越來越大。隨著對太陽能電池板需求的增長，以最環保、最廉價的方式采購其組件尤為重要。Kim博士和他的團隊所描述的技術讓我們離這個目標更近了一步。Kim教授最后談到了他們的研究成果的潛在應用："環保的薄膜太陽能電池可以安裝在建筑物和房屋的屋頂和墻壁上，就近發電。它們還可以被應用于地面車輛（汽車、公共汽車和卡車）和海上運輸工具（船只和遠程船舶），以部分支持電力供應。"
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