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CIGS薄膜太陽電池研究進展：解答銦/鎵比例之謎 已有6人參與
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CIGS薄膜太陽電池研究進展：解答銦/鎵比例之謎 已有 1350 次閱讀 2010-9-4 18:00 |個人分類:科技翻譯|系統(tǒng)分類:海外觀察|關(guān)鍵詞:《科學(xué)時報》 (2010-8-23 B3 技術(shù)) 德國美因茨大學(xué)（JGU）網(wǎng)站近日報道，該校科學(xué)家在研究高效率薄膜太陽電池中取得進展。雖然理論上銅銦鎵硒（CIGS）電池效率可達到30%，但目前研究人員所能達到的轉(zhuǎn)換效率只有20%。JGU的科學(xué)家設(shè)計用來研究所謂的銦/鎵難題的計算機模擬結(jié)果表明，存在一種提高CIGS薄膜太陽電池效率的新方法，研究成果已發(fā)表在《物理評論快報》上。這項研究是德國聯(lián)邦環(huán)境、自然保護與核安全部（BMU）資助的CIGS項目的一部分，IBM美因茨公司、肖特公司以及亥姆霍茲柏林材料與能源中心參與了項目合作。 由Claudia Felser 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用電腦模擬來研究CIGS的特性，研究人員認為銦/鎵難題是多年來困擾科學(xué)家的核心所在：雖然基于理論計算最佳銦、鎵比例應(yīng)該為30∶70，但實際中最高的效率卻是在比例正好相反的70∶30處出現(xiàn)。 在IBM美因茨公司的幫助下，Claudia Felser教授團隊里的Christian Ludwig使用一種密度泛函計算與蒙特卡羅模擬的組合方法。團隊理論計算組長Thomas Gruhn博士解釋了具體采用的辦法：密度泛函計算使他們能夠從量子力學(xué)的角度審查其結(jié)構(gòu)從而評估出其產(chǎn)能，該結(jié)果可在使用蒙特卡羅模擬的幫助下用于在更廣泛尺度范圍內(nèi)確定溫度的影響效應(yīng)。 在該模擬之下，他們發(fā)現(xiàn)在CIGS材料中銦和鎵原子分布并不均勻，在略低于正常室溫時有一階段銦和鎵是完全分開的。如果材料加熱到超過該分相溫度，就會形成不同大小的銦、鎵原子團簇，溫度越高材料越趨于同質(zhì)化。目前已經(jīng)清楚富鎵的CIGS總是比富銦的銅銦鎵硒更不均勻。由于缺乏這種同質(zhì)結(jié)構(gòu)，富鎵材料的光電特性更差，導(dǎo)致富鎵CIGS電池效率較低，這是這一效應(yīng)首次獲得解釋。該計算也提供了制造CIGS太陽能電池明確的、最佳的方法，如果是在較高溫度下生產(chǎn)，材料就均勻得多；若要獲得所期望的同質(zhì)性，材料則需要迅速冷卻下來。 基于作為太陽電池基板的玻璃有限的耐熱性能限制了加工溫度，肖特公司已經(jīng)開發(fā)出一種特殊的玻璃，其加工溫度可提高到600℃，通過這種方式生產(chǎn)出來的電池材料被認為更趨于同質(zhì)化，這意味著有可能大幅度提高電池轉(zhuǎn)換效率。但CIGS項目的研究人員更為超前，Thomas Gruhn博士表示他們目前正在致力于研究大面積太陽電池，其效率會比傳統(tǒng)電池大為改觀。 （呂鵬輝） 注： （原文來源于http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2010/8/235869.html?id=235869） |
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