Команда во главе с Ионафаном Поплавским из Центра Материаловедения Нанофазы использовала передовые методы микроскопии, чтобы обнаружить различия в эффективности прозрачных структур различных смесей кадмия, теллура и селена. На самом деле селен – неотъемлемая часть формулировки, которая привела к мировому рекорду для эффективности солнечной батареи.
Работа команды опубликована по своей природе Коммуникации.В то время как некоторые сегодняшние солнечные батареи используют смесь кадмия и теллура, чтобы преобразовать свет в электричество, добавляя, что оптимальное количество селена в правильных местах могло помочь увеличить эффективность с текущей отметки приблизительно 22 процентов к уровням, приближающимся к теоретическому пределу 30-33 процентов. Уловка должна определить лучшее отношение селена.
«Используя различные методы микроскопии, мы смогли получить лучшее понимание фаз, составов и прозрачных структур, которые позволяют этим материалам преобразовывать свет в электричество более эффективно», сказал Поплавский, добавив, что доступность данных ограничена. «В некоторых случаях добавление слишком большого количества селена изменяет прозрачную структуру теллура кадмия и существенно уменьшает конверсионную эффективность».Для этого исследования исследователи изучили четыре солнечных батареи с различным содержанием селена – и соответствующими изменениями в кристаллической структуре – и узнали, что тот с высшим уровнем селена не выступал хорошо.
Ни один не сделал тот с самым низким содержанием селена. Состав сплава, который выступил лучше всего, состоял приблизительно из 50-процентного кадмия, 25-процентного теллура и 25-процентного селена.Чтобы сделать их определение, исследователи использовали комбинацию аналитических методов, включая томографию атомного зонда, микроскопия электрона передачи и электронный луч вызвали ток. Это возможности в CNMS, Офисе САМКИ Научного Пользовательского Средства.
«Мы показали, что количество селена соединилось в средства управления теллуром кадмия, формируются ли маленькие кристаллы в солнечной батарее как кристаллическая структура A или кристаллическая структура B», сказал Поплавский. «Эта информация может использоваться в качестве дорожной карты для производителей солнечной батареи, чтобы сделать улучшенные солнечные батареи теллура кадмия, которые используют дополнения селена, и надо надеяться увеличивают полную эффективность».Поплавский отметил, что солнечные батареи, как правило, используют кремний в качестве материала для преобразования солнечного света в электричество.
Теллурид кадмия, однако, имеет преимущество перед кремнием, потому что это может поглотить ту же самую сумму солнечного света с 98 процентами меньшим количеством полупроводника, таким образом уменьшив общую стоимость солнечной батареи. Это также делает солнечные батареи состоявшими из кадмия, теллура и селена более конкурентоспособный по отношению к другим формам производства электроэнергии.
Соавторами ORNL бумаги, названной «Структура и Композиционная Зависимость от Фотодеятельности Слоя Сплава CdTexSe1-x в находящихся в CdTe Солнечных батареях», является Вэй Го, Каррен Больше и Донован Леонард.Это исследование финансировалось Инициативой SunShot САМКИ в сотрудничестве с Национальным Научным Фондом.