日本国家先进工业科学和技术研究所 (AIST) 的科学家制造出一种基于无铟黄铜矿(CuGaSe 2或 CGSe) 吸收剂的宽带隙薄膜太阳能电池。
CuGaSe 2的能带隙为 1.7 eV。迄今为止，它已用于填充因子和开路电压有限的太阳能电池。该研究的主要作者 Shogo Ishizuka告诉《光伏》杂志：“我们利用了可以同时实现高开路电压和填充因子值的技术。”“我们的宽能带黄铜矿电池可用于串联装置的顶部电池应用。”
研究小组强调，在之前的研究中，在 CuGaSe 2薄膜中加入铝 (Al)会导致太阳能电池性能下降而不是提高。然而，研究发现，在CuGaSe 2薄膜的背面区域加入极少量的铝 (Al)可有效提高电池的开路电压、填充因子和效率。“这一结果主要归因于背面场 (BSF) 的形成，从而增强了少数载流子的收集，”研究小组表示。
学者们用涂有钼(Mo)的钠钙玻璃(SLG)基板、背接触、无铟黄铜矿吸收层、110纳米硫化镉(CdS)缓冲层、氧化锌(ZnO)窗口层和栅极电极构建了该电池。
通过标准测试条件，科学家发现，冠军电池的能量转换效率达到了12.25%，开路电压为0.959V，短路电流密度为17.64mA cm –2，填充因子为72.5%。
“这项研究展示了超过 12% 的光伏效率，这在 Ga 基(无 In)宽禁带黄铜矿太阳能电池中具有里程碑意义，” Ishizuka说道。“含 Al 的 CuGaSe 2薄膜器件在空气中很稳定，即使没有保护密封，数周内器件性能也没有发生显著变化。”
该结果得到了日本电气安全与环境技术实验室(JET)的验证。
该设备是在《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表的一项研究“通过铝诱导背面场效应提高无铟宽带隙黄铜矿太阳能电池的光伏效率”中介绍的。
研究团队在谈到未来工作方向时表示：“对于不同 Al 和 RbF 供应时间和数量的不同组合，还有进一步研究的空间，包括在第二阶段检查 RbF 供应的影响。”“这些方法值得进一步研究，可能进一步提高光伏性能。”
