수소 어닐링은 태양 전지의 효율을 증가시킵니다

이러한 발전으로 수소 어닐링은보다 효율적이고 지속 가능한 태양 에너지 솔루션을위한 길을 열어 줄 수있어 저렴한 녹색 에너지를 현실에 더 가깝게 만듭니다.

광전지 (PV) 기술은 연구자들이 비용을 낮추면서 효율성을 높이는 지속 가능한 재료를 찾음에 따라 계속 발전하고 있습니다.유망한 후보는 지구 풍부 요소로 만들어진 비 독성 반도체 인 넓은 대역 갭 케스터 라이트 Cu₂znsns₄ (CZT)입니다.실리콘과 달리 태양 전지의 지배적 인 물질 인 CZTS는보다 지속 가능하고 비용 효율적인 대안을 제공합니다.그러나, 그 효율은 전기를 생산하기 전에 생성 된 전하 운반체가 재결합하는 캐리어 재조합으로 인해 최대 전력 전환 효율 (PCE)이 11%에 불과하며 뒤쳐졌다.

시드니 뉴 사우스 웨일즈 대학교 (University of New South Wales)의 연구원들은 수소 어닐링을 사용 하여이 문제를 완화하는 기술을 개발했습니다.그들의 연구는이 공정이 CZT 층 내에서 산소와 나트륨을 재분배하여 캐리어 수집을 향상시켜 전체 성능을 향상시키는 방법을 보여줍니다.

수소 어닐링은 수소 함유 환경에서 태양 전지 물질을 가열하는 것을 포함합니다.이 과정은 나트륨을 재분배하고 특히 흡수기 표면 근처의 결함을 유산하는 데 도움이되어 캐리어 수송이 크게 향상됩니다.이 기술은 카드뮴이없는 태양 전지에서 11.4%의 기록적인 CZTS 효율을 초래 하였다.

CZT 이외에도,이 방법은 또한 구리 인듐 갈륨 셀레 나이드 (CIGS)와 같은 다른 박막 태양열 재료에서 더 넓은 적용 가능성을 보여 주었다.Sun은“이 획기적인 혁신은 탠덤 아키텍처에서 최고의 셀 재료로서 CZT의 역할을 강화시켜 더 나은 실리콘 통합과 더 넓은 태양 스펙트럼 활용을 가능하게합니다.

연구자들은 이제 경제적, 환경 적 이점을 유지하면서 CZTS 효율성을 15% 이상으로 밀어 붙이는 것을 목표로합니다.Sun은“수소 어닐링 과정을 더 정제하고 새로운 최적화 기술을 탐구하는 것이 CZT가 차세대 태양 광 기술을위한 실행 가능한 대안으로 만드는 데 중요 할 것입니다.

이 연구의 선임 저자 인 Kaiwen Sun은“우리의 작업은 차세대 태양 전지를위한 친환경 저비용 재료의 필요성에 의해 주도되었습니다.“CZTS는 조정 가능한 밴드 갭, 안정성 및 지속 가능성으로 인해 탠덤 태양 전지의 우수한 후보입니다.그러나 캐리어 수집 효율성을 향상시키는 것은 어려운 일이었습니다.”