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薄膜光伏材料擺脫懸鍵

公告類型: 奈米新知
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在傳統無機半導體中,晶粒邊界的離子鍵或共價鍵會斷裂形成懸鍵(dangling bond)。這些懸鍵若不加以處理,將大幅影響元件表現。最近,中國與加拿大科學家指出,在新型吸收材料硒化銻(Sb2Se3)中,共價鍵只沿著(Sb4Se6)n鍊方向出現,換言之,只要設法讓該鍊的走向垂直基板,晶粒邊界就可能全無懸鍵。

在矽、砷化鎵(GaAs)、碲化鎘(CdTe)等傳統用來製作太陽電池的材料中,懸鍵會造成復合損失(recombination loss),使光激發的電荷載子(電子與電洞)還沒形成光電流就復合了。為克服此問題,研究人員採用單晶材料或鈍化晶界上的缺陷,但這些方法不只複雜,還會增提高成本。

最近,由武漢國家光電實驗室的Jiang Tang及多倫多大學的Edward Sargent共同領導的研究團隊發現,拜硒化銻的一維晶格結構所賜,只要材料生長方向控制得當,硒化銻薄膜可以完全排除懸鍵。硒化銻是無毒又便宜的材料,能隙寬度為1.1 eV,非常適合用來吸收太陽中的可見光。

該團隊利用快速又簡單的熱蒸鍍過程,引導Sb4Se6按照期望的方位垂直生長在基板上,如此得到的薄膜太陽電池具有穩定的5.6%元件效率。Tang表示,此研究結果勢將激起產學界對這種全新材料的研究,而相關的1D材料家族如Sb2Se3SbSeIBi2S3也具有光伏應用的潛力。

該團隊目前正努力要將元件效率進一步提高到10%以上。詳見近期的Nature Photonics | doi:10.1038/nphoton.2015.78


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1033
譯者/譯者服務單位:奈米科學網   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2015/06/10
發布人員: 王芊樺