研究人员开发更便宜的环保型太阳能电池

太阳能是不可再生能源的环境友好型替代品。然而，目前的太阳能电池板需要使用有毒材料作为缓冲剂，这并不具有可持续性。为此，韩国仁川国立大学的一个科学家团队开发了一种新的环境友好型替代品，称为ZTO缓冲剂，可以克服这一限制。他们的研究结果发表在《Nano Energy》上。

太阳能电池板由光伏电池组成，材料暴露在光下会产生受激电子，也就是电流。现代薄膜太阳能电池是由微米或亚微米厚的光伏材料组成，使其可以集成到柔性面板中。然而，这种工艺有一些局限性。领导这项研究的Jun Ho Kim教授解释说："大多数薄膜太阳能电池包括有毒和昂贵的元素，这可能会阻碍太阳能电池应用的扩展。" Kim教授和他的团队正在研究使用天然的环保材料生产太阳能电池，这些材料易于提取，制造成本低廉。

科学家们研究了由kesterite组成的环保电池，kesterite是一种天然矿物，可以作为光子吸收剂。大多数kieserite电池使用硫化镉(CdS)制成的缓冲层来优化其性能。尽管它们的效率很高，但与制造这些缓冲层有关的污染和镉的毒性在环保型太阳能电池中并不是理想的特征。为了解决这个问题，研究人员研究了一种新的替代品，称为 "ZTO缓冲层"。为了进一步提高太阳能电池的效率，该团队将吸收层(kesterite)和缓冲层(ZTO)之间的电子能量水平对齐。这使得电子在两层之间更好地循环，提高了电池的电压和整体性能，功率转换效率达到了11.22%。目前使用CdS缓冲层的kieserite电池的最高效率为12.6%，这意味着新电池表现出很高的效率。该技术是第一个仅使用环保、丰富和廉价的材料就能产生如此高性能的电池。

随着未来几十年可再生能源比例的增加，这项研究的重要性只会越来越大。随着对太阳能电池板需求的增长，以最环保、最廉价的方式采购其组件尤为重要。Kim博士和他的团队所描述的技术让我们离这个目标更近了一步。Kim教授最后谈到了他们的研究成果的潜在应用："环保的薄膜太阳能电池可以安装在建筑物和房屋的屋顶和墙壁上，就近发电。它们还可以被应用于地面车辆(汽车、公共汽车和卡车)和海上运输工具(船只和远程船舶)，以部分支持电力供应。"