Kesterites是由銅，錫，鋅和硒元素組成的半導(dǎo)體化合物。這些半導(dǎo)體可用作太陽(yáng)能電池中的光學(xué)吸收材料，但到目前為止僅實(shí)現(xiàn)了12.6%的最大效率，而由銅 - 銦 - 鎵 - 硒化物(CIGS)制成的太陽(yáng)能電池已達(dá)到超過(guò)20%的效率。然而，kesterite被認(rèn)為是CIGS太陽(yáng)能電池的有趣替代品，因?yàn)樗鼈冇晒餐亟M成，因此不會(huì)出現(xiàn)供應(yīng)瓶頸。由HZB的Susan Schorr教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組現(xiàn)在研究了一系列非化學(xué)計(jì)量的鋅礬石樣品，并闡明了成分與光電特性之間的關(guān)系。在HZB合成樣品期間，錫原子被鍺取代。

BER II的中子衍射

然后研究人員在BER II中使用中子衍射研究了這些樣品。用這種方法可以特別好地區(qū)分銅，鋅和鍺，并且它們的位置可以位于晶格中。結(jié)果：在具有最高效率的太陽(yáng)能電池中發(fā)現(xiàn)的具有略微貧銅和富鋅組成的鋅酸鹽也具有最低的點(diǎn)缺陷濃度以及最低的銅鋅無(wú)序。組合物富含銅越多，其他點(diǎn)缺陷的濃度越高，被認(rèn)為對(duì)太陽(yáng)能電池的性能有害。進(jìn)一步的研究表明，如已知的那樣，能帶隙如何取決于鋅黃錫礦粉末樣品的組成。

鍺的影響

“這種帶隙是半導(dǎo)體的一個(gè)特征，它決定了光在材料中釋放電荷載體的頻率，”該作品的第一作者RenéGunder解釋道。“我們現(xiàn)在知道鍺會(huì)增加光學(xué)帶隙，使材料能夠?qū)⒏蟊壤奶?yáng)光轉(zhuǎn)換成電能。”

Kesterites：太陽(yáng)能電池和光催化劑的候選者

“我們相信，這些類型的kesterites不僅適用于太陽(yáng)能電池，也可以考慮用于其他應(yīng)用。作為光催化劑的Kesterites可能能夠利用太陽(yáng)光將水分解為氫氣和氧氣，并將太陽(yáng)能儲(chǔ)存在化學(xué)能的形式，“Schorr解釋道。