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國際研究小組發(fā)現(xiàn)，克思特光伏電池材料中存在的一些晶格缺陷實際上可以提高效率，而不是降低效率。該小組相信鉀長石光伏電池將在未來十年內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)。

由伊朗塔比亞德·莫代雷斯大學(xué)，德黑蘭大學(xué)，沙希德·巴哈納爾大學(xué)，克爾曼大學(xué)，塞姆南大學(xué)和科威特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員對10.33%的高效鉀鈦礦型太陽能電池進行了缺陷分析，他們的分析發(fā)現(xiàn)，通過精心控制地向材料中添加缺陷，此效率可以提高到18.84%。

論文中描述提高CZTSSe太陽能電池的效率，工程在吸收層晶格缺陷，發(fā)表在太陽能、缺陷的設(shè)備進行了分析通過一系列基于有限元數(shù)值模擬方法(FEM)，最使用的方法來解決工程和數(shù)學(xué)模型的問題，和有限差分(FD)技術(shù)，這近似于衍生品通過結(jié)合附近使用一組權(quán)重函數(shù)值。

科學(xué)家指出，克斯特晶體層的各種晶格缺陷，包括空位、間隙和反位缺陷，通常被認為是這些電池低轉(zhuǎn)換效率的原因。

他們特別分析了硫化銅鋅錫/硒化物(CZTS和CZTSe)和酯層的缺陷。他們表示：“很明顯，缺陷在層的帶隙中產(chǎn)生了陷阱級別。”在缺陷評估的每個部分中，主要缺陷被去除，單元的無缺陷吸收層用每個部分的每個狀態(tài)下新的指定缺陷建模。

然而，他們的分析顯示，其中一些缺陷實際上可以提高而不是降低電池效率。密度低于吸收層載流子密度，能級遠離電子的費米能級和帶隙中間的缺陷。費米能級描述了絕對零度溫度下電子能級集合的頂部。

合著者Mehran Minbashi說：“我們發(fā)現(xiàn)由于吸收層的缺陷工程，鉀長石太陽能電池的性能可以提高50%(相對而言)，從10.33%提高到18.47%。”目前，報道過的鉀長石太陽能電池的最高效率是12.6%。

Minbashi補充說，他們現(xiàn)在正致力于將研究結(jié)果應(yīng)用到真正的太陽能電池上。明巴希進一步指出，鉀長石太陽能電池將在這個十年結(jié)束時實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

在低成本薄膜太陽能電池中，鉀長石是最有前途的吸光材料候選者之一。凱斯特酸鹽由銅、錫、鋅和硒等常見元素組成，與銅銦硒化鎵(CIGS)化合物不同，未來預(yù)計不會出現(xiàn)供應(yīng)瓶頸。目前，盡管鉀長石仍然落后于CIGS在大規(guī)模生產(chǎn)中的效率。

今年，愛沙尼亞的研究人員宣布了一種效率為8.7%的鉀長石電池。2018年8月，澳大利亞研究人員實現(xiàn)了一種基于硫化銅鋅錫或硫化物基酯的電池10%的效率。這種電池的世界紀(jì)錄是12.6%，由日本薄膜生產(chǎn)商Solar Frontier在2013年創(chuàng)造。

去年，來自德國柏林亥姆霍茨中心的研究人員透露，他們正試圖用鍺取代錫，用于開發(fā)克斯特太陽能電池。

原標(biāo)題:實際效率可達到18.47％！國際小組聯(lián)合研發(fā)硅藻土太陽能電池