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太陽能電池是一種利用太陽光直接發電的半導體薄片，藉由光電轉換效應產生電流，其中 CIGS 薄膜太陽能板為新一代備受矚目的技術之一，可撓式與低成本為主要優勢，利用不同化學元素沉積在玻璃基板上，讓太陽能電池能一層一層逐漸「增長」。
以往科學家為了增加薄膜太陽能電池的轉換效率，會在光吸收層（light absorbing layer）加入鈉元素，且避免鈉與其他元素相互作用，影響鎵和銦的混合導致光吸收層不均勻，通常科學家與製造商都在薄膜磊晶完成之後才添入鈉元素。
而盧森堡大學物理與材料科學研究組人員與其他 4 位國際研究者為了了解箇中細節，製造一個更嚴苛的磊晶環境。根據以往的製程與研究，光吸收層多由數千個單獨晶粒組成，團隊則反其道而行，製作一個單獨晶粒組成的吸光層。
團隊研究發現，假如吸光層僅由一個顆粒組成，添加少量的鈉有助於均勻晶內元素分布。伊比利亞國際奈米技術實驗室（INL）研究員 Diego Colombara 表示，這項結果與 20 多年來的研究相悖，以往研究指出，如果在多顆晶粒組成的吸光層添入鈉元素，大多會導致分布不均勻與降低光電效率。
研究指出，鈉元素具有「雙重效果」，可促使鎵和銦晶粒內擴散（intragrain diffusion），也可以透過晶界分離（grain boundary）來抑制晶粒內擴散，意味著該元素能讓晶粒內的元素均勻，但是它會減緩晶粒之間的相互作用。
盧森堡能源材料研究室（ Laboratory for Energy Materials）負責人 Phillip Dale 教授表示，這項發現讓我們重新反思太陽能的化學生產過程，未來可望進一步改進薄膜太陽能電池的製程。該研究已發表在《自然通訊》期刊（Nature Communications）。
科技新知
盧森堡大學翻轉 20 年來的太陽能假設，重新解釋鈉元素作用之謎
- 發佈日期:2018/3/28
- 資料來源：科技新報
- 點閱次數：791次
作者 EnergyTrend | 發布日期 2018 年 03 月 28 日
太陽能電池是一種利用太陽光直接發電的半導體薄片，藉由光電轉換效應產生電流，其中 CIGS 薄膜太陽能板為新一代備受矚目的技術之一，可撓式與低成本為主要優勢，利用不同化學元素沉積在玻璃基板上，讓太陽能電池能一層一層逐漸「增長」。
以往科學家為了增加薄膜太陽能電池的轉換效率，會在光吸收層（light absorbing layer）加入鈉元素，且避免鈉與其他元素相互作用，影響鎵和銦的混合導致光吸收層不均勻，通常科學家與製造商都在薄膜磊晶完成之後才添入鈉元素。
而盧森堡大學物理與材料科學研究組人員與其他 4 位國際研究者為了了解箇中細節，製造一個更嚴苛的磊晶環境。根據以往的製程與研究，光吸收層多由數千個單獨晶粒組成，團隊則反其道而行，製作一個單獨晶粒組成的吸光層。
團隊研究發現，假如吸光層僅由一個顆粒組成，添加少量的鈉有助於均勻晶內元素分布。伊比利亞國際奈米技術實驗室（INL）研究員 Diego Colombara 表示，這項結果與 20 多年來的研究相悖，以往研究指出，如果在多顆晶粒組成的吸光層添入鈉元素，大多會導致分布不均勻與降低光電效率。
研究指出，鈉元素具有「雙重效果」，可促使鎵和銦晶粒內擴散（intragrain diffusion），也可以透過晶界分離（grain boundary）來抑制晶粒內擴散，意味著該元素能讓晶粒內的元素均勻，但是它會減緩晶粒之間的相互作用。
盧森堡能源材料研究室（ Laboratory for Energy Materials）負責人 Phillip Dale 教授表示，這項發現讓我們重新反思太陽能的化學生產過程，未來可望進一步改進薄膜太陽能電池的製程。該研究已發表在《自然通訊》期刊（Nature Communications）。
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：盧森堡大學）
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