為了實現(xiàn)太陽能的廉價應(yīng)用,科學(xué)家和工程師們都在積極尋找著低成本的生產(chǎn)技術(shù),柔韌的薄膜太陽能電池展示出巨大潛力。因為它們僅需要少量材料,通過卷到卷的工序處理就可以大批量生產(chǎn)。而市場占有率僅次于硅基太陽能電池的碲化鎘薄膜太陽能電池,目前來看生產(chǎn)成本是最為廉價的。
不過,這些覆蓋式太陽能電池往往需要一種能讓日光穿過并到達(dá)碲化鎘聚光層的透明支架材料,這也限制了媒介物對透明材料的選擇性。如今,太陽能電池多采用柔韌的箔金屬片作為支架材料,但金屬箔基板架構(gòu)里的碲化鎘電池表現(xiàn)卻不佳,利用效率低于8%。
為了提高碲化鎘電池的轉(zhuǎn)換效率,瑞士材料科技聯(lián)邦實驗室(EMPA)光電薄膜實驗室的研究人員決定在高真空下嘗試將銅蒸發(fā)到碲化鎘層,同時通過后續(xù)的熱處理將銅原子透入碲化鎘。試驗中他們很快意識到,銅的數(shù)量必須精心地控制,如果使用太少或過度摻雜,碲化鎘電池的轉(zhuǎn)換效率都不會有太大改善。然而,當(dāng)對銅蒸發(fā)數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整存放后,一個銅單一原子層附著在碲化鎘表層上時,電子性能有了明顯改善,效率也提高到12%以上。
現(xiàn)在,柔韌的金屬箔碲化鎘太陽能電池的最高效率仍多少有點低于2011年開發(fā)的聚酰亞胺箔太陽能電池。EMPA實驗室組長斯蒂芬表示,接下來,他們還將會把研究集中在降低碲化鎘之上窗口層的厚度,使更多陽光被收集在碲化鎘層,從而提高效率。