افزایش بهره‌وری سلول‌های خورشیدی کستریت با دوپینگ نقره و کاهش نقص‌ها
تیمی از محققان بین‌المللی روشی جدید برای دوپینگ نقره (Ag) در سلول‌های خورشیدی به منظور کاهش نقص‌هایی که عملکرد سلول را مختل می‌کند و ترویج رشد کریستال‌ها، توسعه داده‌اند.
سلول‌های خورشیدی کستریت CZTSSe که از مس (Cu)، روی (Zn)، قلع (Sn)، گوگرد (S) و سلنیوم (Se) تشکیل شده‌اند، به عنوان جایگزینی کم‌هزینه و دوستدار محیط‌زیست برای فناوری خورشیدی سنتی در حال جلب توجه هستند.
این سلول‌های خورشیدی می‌توانند به صورت انبوه تولید شده و قیمت رقابتی داشته باشند زیرا به مواد به آسانی در دسترس متکی هستند به جای فلزات نادری که در سلول‌های خورشیدی سنتی یافت می‌شوند.
با این حال، سلول‌های خورشیدی CZTSSe سنتی با بهره‌وری پایین و از دست دادن جریان بالا از کمباین شدن الکترون و حفره مواجه هستند که تجاری‌سازی آنها را به چالش می‌کشد.
کمک به رشد سریع‌تر و بزرگ‌تر کریستال‌های سلول خورشیدی
برای مقابله با این مشکلات، تیم تحقیقاتی ماده پیش‌سازی سلول خورشیدی را با نقره (Ag) دوپ کرده است. این افزودنی به جلوگیری از از دست رفتن قلع (Sn) و بهبود مخلوط کردن مواد در دماهای پایین کمک می‌کند. به عنوان نتیجه، کریستال‌ها بزرگ‌تر و سریع‌تر رشد کرده، نقص‌ها کاهش می‌یابد و عملکرد سلول خورشیدی بهبود می‌یابد.
محققان تأثیر جایگذاری نقره (Ag) درون پیش‌ساز بر تشکیل نقص و کمباین الکترون و حفره را بررسی کردند. نتایج نشان می‌دهد که Ag می‌تواند به‌طور چشمگیری عملکرد سلول خورشیدی را با کاهش از دست رفتن قلع (Sn) و به‌طور مؤثر کاهش نقص‌ها بهبود بخشد.
محققان همچنین کشف کردند که جایگذاری نادرست نقره (Ag) می‌تواند تشکیل آلیاژ Zn و Cu را مختل کند، باعث می‌شود روی (Zn) در بخش عمده باقی بماند و خوشه‌های نقص تشکیل دهد. این تداخل می‌تواند از دست رفتن کمباین الکترون و حفره را افزایش داده و عملکرد را کاهش دهد. این کشف نشان‌دهنده این واقعیت است که عملکرد سلول خورشیدی به‌طور قابل‌توجهی تحت تأثیر مکان دوپینگ Ag قرار دارد.
مطالعه حاکی از این است که موقعیت Ag نقش مهمی در بهینه‌سازی کارایی CZTSSe دارد. علاوه بر این، پیش‌ساز حاوی Ag نشان داده است که می‌تواند از دست رفتن Sn را در طول فرآیند سولفو-سلنیزاسیون سرکوب کرده و عملکرد دستگاه را از طریق رشد کریستال‌های مایع-یاری بهبود دهد،" نویسندگان در مطالعه‌ای توضیح دادند .
نقره می‌تواند هزینه تولید سلول خورشیدی را کاهش دهد
تیم تحقیقاتی همچنین کشف کرد که ماده مایع تولید شده توسط دوپینگ نقره (Ag) باعث ترغیب رشد کریستال، به‌طور چشمگیری چگالی و کریستالیته لایه جذب کننده را افزایش می‌دهد.
این بهبود منجر به ساختار باند انرژی بهتر و نقص‌های کمتر می‌شود که انتقال شارژ درون سلول را هموارتر می‌سازد. این یافته‌ها همچنین می‌توانند در تولید سلول‌های خورشیدی با کارایی بالا و هزینه کمتر بسیار کمک کنند.
بر اساس گفته محققان، این مطالعه نشان می‌دهد که دوپینگ نقره (Ag) چگونه بر سلول‌های خورشیدی تأثیر می‌گذارد، آن را مرحله به مرحله مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهد. آنها دریافتند که نقره می‌تواند به کاهش از دست رفتن قلع و اصلاح نقص‌ها کمک کند، همانند اضافه کردن یک پایدارکننده به دستور غذا بهبود می‌بخشد.
یافته‌ها اطلاعات مفیدی در مورد طراحی ساختارهای دوپ شده با نقره برای افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی ارائه می‌دهند و احتمالاً در توسعه فناوری‌های خورشیدی مختلف نقش موثری خواهند داشت.
