通过基于深度的特性分析提高太阳能电池的效率

DGIST研究小组根据锌黄锡矿薄膜太阳能电池的导纳光谱，提出吸收层中的缺陷能级会降低薄膜太阳能电池的性能。该团队还在与仁川国立大学物理系教授KimJun-Ho的联合研究中确定了缺陷的具体类型。

太阳能电池将太阳的光能转化为电能来发电，是一种可持续的可再生能源，在现实生活中随处可见。尤其是锌黄锡矿薄膜太阳能电池，由铜、锌、锡、硫、硒等地球储量丰富的元素组成，具有解决资源集中或供需不稳定的优势。

然而，锌黄锡矿薄膜太阳能电池的低效率是构建产业生态系统和扩大这些电池市场必须克服的缺点。为了克服低效率，了解锌黄锡矿光吸收层中的缺陷特性至关重要。

太阳能电池吸光层中的缺陷会导致载流子(电子和空穴)复合损失，缺陷簇会改变吸光层中的带隙(能量吸收带);这缩短了扩散长度和载流子寿命。因此，识别影响这些属性的缺陷或缺陷簇至关重要。

本研究基于导纳光谱(AS)观察了锌黄锡矿抛光表面光深度依赖性吸收层中缺陷和缺陷簇的特性。研究团队发现，光吸收层中元素变化较大的区域更容易形成缺陷和缺陷簇。深能级超过150meV的缺陷会严重恶化锌黄锡矿薄膜太阳能电池的性能。

由于锌黄锡矿薄膜太阳能电池中载流子的迁移率较低，研究人员发现，随着光吸收层表面缺陷能级的加深，载流子扩散长度进一步缩短，导致电流特性下降。因此，他们认为性能下降的主要原因是由于缺陷引起的带隙波动幅度较大，导致载流子复合增加和载流子寿命缩短，从而降低了电压和电流性能。

这项研究具有重要意义，因为它表明防止在光吸收层界面处形成具有深能级的缺陷对于提高锌黄锡矿薄膜太阳能电池的效率至关重要;它根据实验结果提出了超过150meV的深主要缺陷能级范围，并确定了具体的缺陷类型。

DGIST能源技术部高级研究员YangKee-Jeong说：“这项研究的方法有望为了解缺陷特性和提高效率的研究提供方向，不仅适用于锌黄锡矿薄膜太阳能电池，也适用于其他类型的太阳能电池”