研究人员推进太阳能材料生产

 
华盛顿州立大学的一个团队已经开发出一种更高效，更安全和更具成本效益的方式来生产用于太阳能电池或其他应用的碲化镉(CdTe)材料，这一发现可以促进太阳能行业的发展并使其更具竞争力。
研究人员表明，他们可以迅速生长出大量的高纯度CdTe材料(一天之内超过公斤大小的晶体)，这在业界被认为是闪电般的快。该技术使用高压炉生产大量所需的晶体原料，其成本效益比行业标准高45%，并且具有可扩展性，这可使CdTe太阳能技术比天然气便宜。所生产的晶体材料还具有比目前可用的更好的电性能。
研究人员与国家可再生能源实验室(NREL)和行业合作伙伴Nious Technologies，Inc.合作，在《晶体生长杂志》上报告了他们的工作。
CdTe光伏技术是一种比流行的硅太阳能电池更新的技术，并且在效率方面具有竞争力。在炎热潮湿的天气下，它们的性能也更好。尽管CdTe太阳能电池在成本和效率方面可以比硅提供显着的优势，但它们目前仅占公用事业规模的不到太阳能市场的10%。特别地，当前的生产方法缓慢，昂贵，麻烦并且缺乏定制的灵活性。
材料研究所的研究助理教授，该论文的合著者桑托什·斯温(Santosh Swain)说：“目前，原材料生产存在着巨大的纠结。” “太阳能行业一直在稳步提高器件效率和制造器件，但是要进一步提高效率和降低成本，则需要改善CdTe材料的性能。”
当前的制造过程涉及在密封的玻璃管中蒸煮CdTe材料以容纳反应。它需要很长的时间，这些管不可重复使用，并且石英玻璃受到的热量，质量和压力受到限制。由于担心材料爆炸，该行业可以生长的晶体尺寸受到限制。为了制造太阳能电池，然后将晶体蒸发到玻璃基板上以制造非常薄的薄膜。
这项新技术使用了坚固的石墨坩埚，并将材料在高压Bridgman炉中烹煮。高压环境完全消除了爆炸的可能性，还使研究人员可以在制造过程中轻松添加高浓度的其他材料(称为掺杂剂)，以提高材料的性能。 2016年，WSU研究团队与NREL和田纳西大学合作，通过添加磷作为掺杂剂，大大改善了CdTe技术，克服了长达60年的1 V限制。对于该项目，研究人员添加了砷作为掺杂剂。
Tawfeeq Al-Hamdi博士说，在原料制造过程中添加高挥发性掺杂剂也消除了在膜沉积后进行掺杂的需要，因为掺杂可能会引起不均匀性问题。学生和论文的主要作者。
共同作者塞思·麦克弗森(Seth McPherson)说：“兴奋剂是关键策略。 “在80个大气压下，您真的可以将掺杂剂推入材料中，而不必担心它们会从晶体中蒸发掉或以其他方式逸出系统。”