銀、バリウム、チタン、セレンを初の薄膜太陽電池吸収体に使用

太陽電池の回路図

メキシコのケレタロ自治大学が主導する斬新なプロジェクトが、太陽エネルギー研究の新境地を開拓しました。彼らは初めて、銀、バリウム、チタン、セレンで構成される独自の吸収体 (Ag2BaTiSe4) を使用した薄膜太陽電池の作成を研究しました。

研究は、電子親和力、表面欠陥、不要な抵抗など、吸収体のさまざまな側面を調べることに重点を置きました。彼らの目標は、これらの元素が太陽電池の効率にどのような影響を与えるかを理解することでした。一般的に使用されている硫化カドミウム (CdS) よりも環境に優しいオプションを見つけるために、チームはさまざまなバッファ層を実験しました。

研究者らは、ゲント大学の SCAPS-1D ソフトウェアを利用して、この革新的な太陽電池設計をシミュレーションしました。この設計には、ガラス基板上の二セレン化モリブデン (MoSe2) と Ag2BaTiSe4 の層が含まれ、その上にさまざまな緩衝材があり、導電性フィルムと金属コンタクトで仕上げられています。

代替バッファーを追求する中で、彼らは CdS と、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、硫化バリウムなどの新しい化合物を検討しました。チームは、層の厚さやキャリア濃度などの要素を注意深く評価しました。

彼らは、現実の条件を模倣するためにモデルの重要な接合部に中性欠陥を導入し、これらがセルの性能にどのような影響を与えるかを研究しました。インピーダンス分光法を使用して、セル界面での電荷蓄積を分析しました。

彼らの発見は有望なものでした。 MoSe2 の最適なキャリア濃度と特定の吸収体の厚さにより、硫化マグネシウム層で最大 18.84% の効率を達成し、他の材料ではさらに高い効率を達成しました。 MoSe2 パラメータとインターフェースのプロパティを調整すると、効率が約 30% まで高まる可能性があります。

この研究では、製造時の構造の不一致や金属の拡散によって引き起こされることが多い界面欠陥の重要な役割が浮き彫りになりました。彼らは、これらの欠陥を最小限に抑えるための層堆積技術、エッチング、熱処理、およびパッシベーション層を提案しました。

科学誌「Scientific Reports」に掲載された彼らの研究「CdS に代わる新しいクラスのアルカリ土類金属ベースのカルコゲニドバッファーを使用した高効率の新興 Ag2BaTiSe4 太陽電池」は、太陽光発電研究における刺激的な新しい方向性を示しています。この研究は、Ag2BaTiSe4 を吸収剤として使用し、非毒性の緩衝剤の代替品を探索することにより、高効率で環境に優しい薄膜太陽電池の作成への扉を開きます。