DGIST确定导致薄膜太阳能电池中电子空穴分离的原因以提高太阳能电池效率

□韩国大邱科技大学能源与环境技术部(校长李建宇)的 Kee-jeong Yang、Dae-hwan Kim 和 Jin-gyu Kang 等研究团队与梨花女子大学的 William Jo 教授、仁川国立大学的 Jun-ho Kim 教授以及麻省理工学院 (MIT) 机械工程系的 Sang-hoon Nam 博士合作，对锡锌矿薄膜太阳能电池光吸收层中的电子-空穴分离进行了表征。该项研究有望提高太阳能电池的效率并促进绿色能源的使用。

□ 太阳能电池是一种将太阳的光能转化为电能来发电的装置，由于其环保且可以利用无限的太阳能资源，因此作为下一代能源而备受关注。特别是，由铜、锌和锡等材料制成的锡锌矿薄膜太阳能电池具有资源平衡和成本效益高的优势。尽管迄今为止进行了研究，但锡锌矿薄膜太阳能电池的效率仍然相对较低。

□ 锡铅锌矿薄膜太阳能电池吸收太阳光产生电子和空穴，电子和空穴再次结合产生电能。然而，在这个过程中，会产生损耗。为了解决这个问题，找出导致电子和空穴快速分离的电子-空穴分离的本质是很重要的。

□ 在此背景下，本研究利用扫描探针显微镜表征了吸光层晶体内部及界面处的电子空穴分离情况，研究团队对吸光层的结构特征和电子空穴分离效率进行了深入研究，最重要的是详细分析了晶体内部及界面处不同能级对电子空穴分离的影响。

□ 研究团队表示，薄膜太阳能电池的吸光层表面及近表面区域的晶体界面能级较高，电子在晶体内部移动，使得电流以晶体内流为主。然而，吸光层内部则会出现相反的行为。在这种情况下，晶体界面的缺陷可能导致电子-空穴复合损失。

□ 研究团队提出，在晶体间界面处比晶体内部均匀地形成能级更高的吸光层对于提高锡锌矿薄膜太阳能电池的效率非常重要，可以利用适当的元素掺杂来实现这一点。

□ 能源与环境技术部高级研究员 Kee-jeong Yang 表示：“虽然原子力显微镜迄今为止在太阳能电池研究领域仅限于光吸收层的表面，但这项研究具有重要意义，因为它提出了可用于分析整个光吸收层及其结果的方法。本研究中使用的原子力显微镜方法有望为了解载流子行为的性质提供方向，不仅在薄膜太阳能电池中，而且在许多其他应用中也是如此。”

□ 本研究得到了科学技术信息通信部原创技术开发(阶段性跨越式碳中和技术开发)和未来领先特性研究(大挑战研究与创新项目(P-CoE))项目的资助。此外，这项研究还登上了能源领域最知名的国际期刊《碳能源》(IF=20.5)3月号的封底。