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DGIST研究小組根據(jù)鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的導(dǎo)納光譜，提出吸收層中的缺陷能級會降低薄膜太陽能電池的性能。該團(tuán)隊還在與仁川國立大學(xué)物理系教授KimJun-Ho的聯(lián)合研究中確定了缺陷的具體類型。

太陽能電池將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能來發(fā)電，是一種可持續(xù)的可再生能源，在現(xiàn)實生活中隨處可見。尤其是鋅黃錫礦薄膜太陽能電池，由銅、鋅、錫、硫、硒等地球儲量豐富的元素組成，具有解決資源集中或供需不穩(wěn)定的優(yōu)勢。

然而，鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的低效率是構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和擴(kuò)大這些電池市場必須克服的缺點。為了克服低效率，了解鋅黃錫礦光吸收層中的缺陷特性至關(guān)重要。

太陽能電池吸光層中的缺陷會導(dǎo)致載流子(電子和空穴)復(fù)合損失，缺陷簇會改變吸光層中的帶隙(能量吸收帶);這縮短了擴(kuò)散長度和載流子壽命。因此，識別影響這些屬性的缺陷或缺陷簇至關(guān)重要。

本研究基于導(dǎo)納光譜(AS)觀察了鋅黃錫礦拋光表面光深度依賴性吸收層中缺陷和缺陷簇的特性。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，光吸收層中元素變化較大的區(qū)域更容易形成缺陷和缺陷簇。深能級超過150meV的缺陷會嚴(yán)重惡化鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的性能。

由于鋅黃錫礦薄膜太陽能電池中載流子的遷移率較低，研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著光吸收層表面缺陷能級的加深，載流子擴(kuò)散長度進(jìn)一步縮短，導(dǎo)致電流特性下降。因此，他們認(rèn)為性能下降的主要原因是由于缺陷引起的帶隙波動幅度較大，導(dǎo)致載流子復(fù)合增加和載流子壽命縮短，從而降低了電壓和電流性能。

這項研究具有重要意義，因為它表明防止在光吸收層界面處形成具有深能級的缺陷對于提高鋅黃錫礦薄膜太陽能電池的效率至關(guān)重要;它根據(jù)實驗結(jié)果提出了超過150meV的深主要缺陷能級范圍，并確定了具體的缺陷類型。

DGIST能源技術(shù)部高級研究員YangKee-Jeong說：“這項研究的方法有望為了解缺陷特性和提高效率的研究提供方向，不僅適用于鋅黃錫礦薄膜太陽能電池，也適用于其他類型的太陽能電池”

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