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06-17
据Mining.com网站报道，一个研究团队研究了一种基于AgBiS2制造太阳能电池的新方法，它比目前所有其他光伏材料具有更高的吸收系数。
几年前，基于AgBiS2纳米晶的太阳能电池出现并成为热门话题，因为它们由无毒且地球丰富的元素组成，并且可以使用低成本溶液加工技术在低温环境下生产。
但即使它们是硅的有希望的替代品，这些电池仍然达不到商业化所需的卓越性能。
于是，科学家们对如何提高其性能进行了深入研究，发现这些半导体吸收器的最佳厚度与吸收系数密切相关。
这意味着他们需要找到一种超薄太阳能电池，既能降低制造成本和重量，又能提供高吸收率、量子效率和极致性能。
然而，在追求超薄堆叠电池的同时，处理光捕获结构会增加成本，使问题变得更加复杂，因为结构越薄，实现能量吸收就越复杂。
这就是新的方向所在。
在《自然光学》杂志上发表的一篇论文中，来自西班牙光子科学研究所、伦敦大学学院和伦敦帝国理工学院的研究人员介绍了他们利用阳离子无序工程在电池中创建纳米晶体层的方法。
在无序中寻找秩序具体来说，他们选择了 AgBiS2 纳米晶体，通过温和的熄火过程来调整晶格内阳离子的原子位置。
事实上，它们迫使阳离子点之间进行交换，以实现阳离子的均匀分布。
通过使用不同的退火温度并在晶体排列中实现不同的阳离子分布，他们发现这种半导体材料脱颖而出，其吸收系数比目前光伏技术中使用的所有其他材料高 5-10 倍。
另外，它的吸收系数光范围从紫外（nm）到红外（nm）。
在这项研究中，专家指出，为了保护这种新材料在退火后的纳米晶光电性能，需要采用新的表面化学处理工艺。
因此，他们使用巯基丙酸作为钝化配体。
该研究的共同第一作者 Seán Kavanagh 在一份媒体新闻稿中表示：“原子无序在新兴无机太阳能电池中的重要性已成为该领域讨论的热门话题。
” “我们对 AgBiS2 中阳离子无序热动力学和光电效应的理论研究揭示了阳离子重定位的可及性及其对光电性能的重要影响。
我们的计算表明，均匀的阳离子定位可以增强有序材料的这些不受干扰的太阳能电池性能，实验结果表明理论与实践是一致的。
薄度和效率 Cavanagh 解释说，借助这一结果，他和他的团队构建了一种超薄溶液处理太阳能电池，将 AgBiS2 纳米晶体分层在氧化铟锡 (ITO)/玻璃上，这是最常见的透明导电材料之一氧化物基材。
他们在该装置上涂上聚三芳胺溶液，并在人造光下照射该装置。
他们发现电转换效率超过了9%。
该器件的厚度没有超过100纳米，是目前薄膜光伏电池厚度的10-50倍。
厚度为硅光伏电池的千分之一。
其中一台最好的设备已被送往美国纽波特光伏校准实验室进行测试，在AM1.5G全阳光下产生8.85%的转换率。
“无论是在稳定性、外观还是性能方面，这项研究报告的器件都创下了低温、溶液处理且环保的无机太阳能电池的新纪录，”合著者 Gerasimos Konstantatos 说。
“使用阳离子无序 AgBiS2 胶体纳米晶体进行的多重系统工程已证明，这种材料可以提供比迄今为止任何其他光伏材料更高的吸收系数，从而实现高效的超薄吸收体光伏器件。
我们对结果感到兴奋。
”这项研究旨在利用它们在光伏和其他光电设备中的有益特性。
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