2018年4月2日
通过对其组成进行特定的修改，可以改善酮石型半导体作为太阳能电池吸收层的适用性。一个研究小组柏林亥姆霍兹 - Zentrum证明这对于锗被用作锡的替代品而特别是真实的。研究人员在BER II的中子衍射和其他技术用于研究样品。该研究被选为最新问题的封面CrystEngComm日报》。
图为典型的阳离子在酯型型结构中的典型排列。在背景技术中，示出了晶体结构，突出了单元电池。（图片信用：HZB）
基酯是由硒，锌，锡和铜的元素制成的半导体化合物。虽然这些半导体可用于太阳能电池作为光学吸收材料，但它们可以实现迄今为止仅12.6％的最高效率，与已经效率的铜 - 铟 - 镓 - 硒化烯（CIGS）制成的太阳能电池超过20％。
然而，基酯被认为是CIGS太阳能电池的令人兴奋的替代物，因为它们由共同的元件制成，从而避免任何潜在的供应瓶颈。在HZB的苏珊·舒尔教授领导的团队现已分析了一系列非化学计量的kesterite样品，并在组成和光电特性之间提供了洞察力。在生产HZB的样品的同时，使用锗作为锡原子的替代品。
BER II的中子衍射
然后，该团队使用BER II的中子衍射来检查这些样品。利用这种技术，锗、锌和铜可以很好地相互区分，并且可以确定它们在晶格中的位置。这导致了铜锌无序度最低以及点缺陷浓度最低的方解石的合成，从而产生了一种略微贫铜而富锌的组合物，这种组合物用于太阳能电池的效率最高。
用铜的组合物富集的富集越大，对太阳能电池的性能不利的其他点缺陷的浓度越高。进一步分析揭示了能带隙之间的关系，如已知的那样，以及酮粉末样品的组成。
锗的影响
该带隙是半导体的特征，并确定材料内的光释放电荷载体的频率。我们现在知道锗会增加光带隙，允许材料将更大比例的阳光转换成电能。
René炮手，第一作者
硅酮石:太阳能电池和光催化剂的候选材料
我们相信，这些类型的方石不仅适用于太阳能电池，而且可以考虑用于其他用途。作为光催化剂的kesterite可能能够利用阳光将水分解成氢和氧，并以化学能的形式储存太阳能。
苏珊·斯科尔教授