发展薄膜太阳能电池没有经济和环境成本

而太阳能电池是一个伟大的替代化石燃料,对环境的影响所涉及的流程制造太阳能电池一直是一个问题。太阳能电池板制造通常包括镉和工业废料等有毒物质。在一项新的研究中,研究人员从立命馆大学、日本,现在已经开发了一个环保的方法,消除了生产过程中使用有毒镉生产成本效益,高效,环保的太阳能电池。

全球气候变化的一个主要问题,今天已明确表示,化石燃料是不利于我们的环境和不可持续的。必须采用清洁能源,而太阳能电池在这方面是一个受欢迎的候选人。虽然效率是太阳能电池的主要关注,研究人员还致力于开发太阳能电池轻量级、低成本、灵活。然而,制造过程本身已经造成了严重的环境问题:使用有毒材料和一代的工业废料。

例如,铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGSe)是在传统的硅太阳能电池提供了几个优势。薄膜太阳能电池是细100倍,便宜,更容易安装在屋顶和车辆。此外,相比其他光伏材料用于薄膜太阳能电池和非晶硅,碲化镉,和有机材料,CIGSe吸收光更强烈,更薄的电影。然而,它们含有硫化镉的缓冲层,这是高度有毒和致癌。这使得寻找替代,无毒材料对于大规模生产和安装CIGSe面板。

教授Jakapan Chantana和Takashi Minemoto立命馆大学、日本,去除镉从太阳能电池一样重要开发一个环保的制造流程,既有效的和负担得起的。解决这些问题在一项新的研究中,他们领导的研究小组开发了一种传统硫化镉的战略缓冲层被替换为一个本地缓冲层形成的氧化表面的铜(Ga),(年代,Se) 2 CIGSSe层air-annealing过程。该研究发表在2022年3月26日,在《太阳能RRL。

而试图氧化CIGSSe层之前,氧化的表面通常需要几个月。的新方法,然而,团队减少了氧化时间几个小时,允许更快的制造业“精密卷绕对位”的过程。在这个过程中,最初CIGSSe层是沉积在一个灵活的不锈钢衬底。然后接着一个air-annealing沉积过程CIGSSe层的表面氧化形成本地缓冲层的点(O, S) y。通过试验不同氧化条件下,研究人员捏造CIGSSe太阳能电池的最大能量转换效率为16.7%经过6个小时的氧化在130°C。

“我们首次披露,通过优化air-annealing CIGSSe表面氧化过程导致一个强大的提高能源转换效率,“Minemoto教授说。

虽然报道效率低于传统的太阳能电池(通常超过20%),开发方法设法废除镉,使太阳能电池环保。“在传统的过程中,沉积在镉CIGSSe层通过一个化学浴沉积的过程。通过消除这一步,我们已经创建了一个完全干燥生产过程产生更少的浪费,”Chantana教授解释道。此外,这个过程也是划算的。

为了使太阳能清洁能源的一个可行的来源,太阳能电池板必须变得更加高效,经济,环保。”我们的研究中所开发的方法可以扩展到大规模生产应用程序中,这是我们需要制造太阳能电池的清洁能源资源不仅在日本,而且在全世界,“Minemoto教授总结道。

我们当然希望愿景共享的研究人员很快成为现实!

参考:Chantana J,【Y,西村T, Mavlonov, Negami T, Minemoto T形成原生点(O, S) Y缓冲通过表面氧化的铜(Ga),(年代,Se) 2吸收显著增强灵活和Cd-Free太阳能电池的转换效率完全干燥过程。太阳能RRL。n / a (n / a): 2200250。doi:10.1002 / solr.202200250

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