Laut CCTV News hat das Forschungsteam des Qingdao Institute of Bioenergy and Processes der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen großen Durchbruch bei der Erforschung von Kupfer-Zink-Zinn-Schwefel-Selen-Solarzellen (CZTSSe) erzielt. Der Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung überstieg 15 % und wurde von international anerkannten Organisationen zertifiziert.CZTSSe ist eine Solarzellentechnologie der nächsten Generation mit großem Potenzial und wesentlichen Kernvorteilen:
-Die Hauptbestandteile kommen in der Erdkruste reichlich vor, sind nicht auf seltene Metalle angewiesen und haben niedrige Materialkosten;
- Durch die Lösungsmethode und die Form einer Dünnschichtbatterie hergestellt, sind sowohl die Herstellungskosten als auch der Materialverbrauch gering.
- Enthält keine giftigen Elemente, ist sicher und umweltfreundlich, weist in komplexen Umgebungen eine stabile Leistung auf und eignet sich für groß angelegte Werbung und Anwendung.
Bisher wurde die Entwicklung dieser Technologie durch Kernprobleme eingeschränkt: Während des Hochtemperatur-Herstellungsprozesses neigen Metallionen innerhalb des Materials dazu, ungeordnet zu wandern, was zu einer ungeordneten Kristallstruktur und einer erhöhten Anzahl von Defekten führt, was eine Verbesserung der Batterieeffizienz erschwert.
Das Forschungsteam schlug eine innovative Lösung vor, indem es die spezielle „Grenzflächenphasen“-Struktur von Li₂SnS₃ in das Material einführte. Diese Struktur ist wie ein „Verkehrsleiter“, der Metallionen auf dem richtigen Weg leiten, die Unterschiede in der Ionenmigration ausgleichen, die Kristallstruktur gleichmäßiger und stabiler machen, interne Defekte des Materials erheblich reduzieren und ein größeres und saubereres Kornwachstum fördern kann, wodurch die Stromerzeugungskapazität der Batterie grundlegend verbessert wird.
Mit Hilfe dieses neuen Mechanismus erzielte das Forschungsteam Durchbrüche bei einer Reihe von Schlüsselindikatoren:
-Der Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung im Labor erreicht 15,45 %, und der international zertifizierte Wirkungsgrad beträgt 15,04 %;
- Unter der Bedingung einer schmalen Bandlücke von 1,10 eV überstieg die Leerlaufspannung zum ersten Mal 600 mV und überwand damit den Leistungsengpass dieser Art von Photovoltaik-Geräten.
Schematische Darstellung der Li2SnS3-Grenzflächenphase, die die Metallionenmigration reguliert
Gleichzeitig erläuterte das Team erstmals systematisch die interne Beziehung zwischen „Ionenmigration-Defekten-Leistung“ aus der Perspektive des Materialwachstumsmechanismus und bildete so eine systematische theoretische Unterstützung.
Dieses Forschungsergebnis liefert nicht nur eine neue Idee für die nachfolgende Forschung und Entwicklung von CZTSSe-Solarzellen, sondern legt auch eine solide theoretische und technische Grundlage für deren industrielle Anwendung.