최초의 박막 태양전지 흡수체에 사용되는 은, 바륨, 티타늄, 셀레늄

태양전지의 개략도

멕시코 케레타로 자치대학교가 주도한 새로운 프로젝트가 태양 에너지 연구의 새로운 지평을 열었습니다. 그들은 처음으로 은, 바륨, 티타늄, 셀레늄(Ag2BaTiSe4)으로 구성된 독특한 흡수체를 사용하여 박막 태양 전지를 만드는 방법을 탐구했습니다.

전자 친화력, 표면 결함, 원치 않는 저항 등 흡수체의 다양한 측면을 조사하는 데 중점을 둔 연구입니다. 그들의 목표는 이러한 요소가 태양전지의 효율에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이었습니다. 일반적으로 사용되는 황화카드뮴(CdS)보다 환경 친화적인 옵션을 찾기 위해 팀에서는 다양한 완충층을 실험했습니다.

연구원들은 겐트 대학의 SCAPS-1D 소프트웨어를 활용하여 이 혁신적인 태양전지 설계를 시뮬레이션했습니다. 이 디자인은 유리 기판 위에 이셀레나이드 몰리브덴(MoSe2)과 Ag2BaTiSe4 층을 포함하고 그 위에는 다양한 완충재를 얹고 전도성 필름과 금속 접점으로 마감했습니다.

대체 완충제를 찾기 위해 그들은 CdS와 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 황화바륨과 같은 새로운 화합물을 고려했습니다. 팀은 층 두께, 캐리어 농도 등의 요소를 꼼꼼하게 평가했습니다.

그들은 실제 조건을 모방하기 위해 모델의 중요한 접합부에 중성 결함을 도입하고 이것이 세포 성능에 어떤 영향을 미치는지 연구했습니다. 임피던스 분광법은 셀 경계면의 전하 축적을 분석하는 데 사용되었습니다.

그들의 연구 결과는 희망적이었습니다. MoSe2에 대한 최적의 캐리어 농도와 특정 흡수체 두께를 통해 황화마그네슘 층에서는 최대 18.84%의 효율을 달성했으며 다른 재료에서는 훨씬 더 높은 효율을 달성했습니다. MoSe2 매개변수와 인터페이스 속성을 조정하면 효율성을 약 30%까지 높일 수 있습니다.

이 연구는 제조 중 구조적 불일치와 금속 확산으로 인해 종종 발생하는 인터페이스 결함의 중요한 역할을 강조했습니다. 그들은 이러한 결함을 최소화하기 위해 층 증착 기술, 에칭, 열처리 및 패시베이션 층을 제안했습니다.

Scientific Reports 저널에 게재된 "CdS를 대체하는 새로운 종류의 알칼리 토금속 기반 칼코게나이드 완충액을 사용하는 고효율 신흥 Ag2BaTiSe4 태양 전지"라는 제목의 연구는 광전지 연구의 흥미롭고 새로운 방향을 제시합니다. Ag2BaTiSe4를 흡수제로 사용하고 무독성 완충 대안을 탐색함으로써 이 연구는 고효율의 환경 친화적인 박막 태양 전지를 만드는 길을 열었습니다.