點綴著風(fēng)景和屋頂?shù)乃{色太陽能電池板通常由晶體硅制成，這種半導(dǎo)體半導(dǎo)體幾乎可以在每個電子設(shè)備中找到。在過去十年中，科羅拉多州立大學(xué)的研究人員通過制造和測試超出硅能力的新材料，開創(chuàng)了提高太陽能性能和成本的開創(chuàng)性研究。他們專注于一種有望替代硅的材料，稱為碲化鎘?？屏_拉多州立大學(xué)國家科學(xué)基金會支持的下一代光伏中心的研究人員與英國拉夫堡大學(xué)的合作伙伴合作，報道了碲化鎘薄膜太陽能電池的性能如何通過增加另一個來進一步改善的重大突破材料，硒。他們的研究結(jié)果發(fā)表在本月早些時候的“自然能源”雜志上，是“新聞與觀點”一文的主題。

“我們的論文正確地了解了我們將硒與碲化鎘合金化時會發(fā)生什么，”下一代光伏中心主任，機械工程系副研究員Kurt Barth說。

到目前為止，人們還不清楚為什么硒的添加能夠創(chuàng)造破紀(jì)錄的碲化鎘太陽能電池效率 - 能量輸出與光輸入的比率 - 僅略高于22%。與CSU的合作者WS Sampath和Amit Munshi一起，Barth和一支國際團隊解開了這個謎團。他們的實驗表明，硒克服了碲化鎘晶體中原子級缺陷的影響，為更廣泛，更便宜的太陽能發(fā)電提供了新的途徑。

CSU團隊在實驗室中制造的碲化鎘薄膜使用的材料比傳統(tǒng)的硅太陽能電池板少100倍。因此它們更容易制造，并且它們幾乎在理想波長下吸收太陽光。碲化鎘光伏電池產(chǎn)生的電力是太陽能行業(yè)中成本最低的，在世界許多地區(qū)削弱了基于化石燃料的能源。

根據(jù)該論文，當(dāng)太陽光照射到經(jīng)過硒處理的太陽能電池板時產(chǎn)生的電子不太可能被捕獲并且在材料缺陷處丟失，這些缺陷位于晶粒生長時的邊界處。這增加了從每個太陽能電池提取的功率量。通過先進的沉積方法處理在CSU制造的材料，該團隊通過測量含硒板發(fā)出的光量來發(fā)現(xiàn)這種意外行為。

由于硒不均勻地分布在面板上，它們比較了從存在少量到無硒的區(qū)域和硒非常濃的區(qū)域發(fā)出的發(fā)光。

“無缺陷的良好太陽能電池材料在發(fā)光方面非常有效，因此發(fā)光強烈，”該論文的主要作者，博士Tom Fiducia說。拉夫堡大學(xué)的學(xué)生，與Michael Walls教授合作。“當(dāng)您看到富含硒的區(qū)域發(fā)出比純碲化鎘更明亮的數(shù)據(jù)時，這是非常明顯的，并且效果非常強烈。”

自2009年以來，國家科學(xué)基金會一直支持科羅拉多州立大學(xué)下一代光伏中心的工作。