Совместная исследовательская группа Корейского института науки и техники и Национального университета Инчхона разработала новую технологию повышения производительности солнечных элементов селенида сурьмы с помощью контроля температуры. Исследование, опубликованное в журнале Materials Chemistry A, раскрывает механизм влияния скорости нагрева на рост кристаллов и перенос заряда.

Селенид сурьмы, как экологически чистый материал для солнечных элементов, состоит из сурьмы и селена, богатых на земле, и не содержит вредных веществ, таких как кадмий и свинец. Материал обладает сильной способностью поглощения света и хорошей термической стабильностью, что делает его подходящим для массового производства с низкой стоимостью. Однако из-за случайной ориентации кристаллов и структурных дефектов традиционных солнечных элементов селенида сурьмы перенос заряда блокируется и эффективность преобразования ограничена.

Исследовательская группа обнаружила, что скорость нагрева во время термообработки является ключевым фактором, влияющим на кристаллическую структуру. Команда во главе с ведущими исследователями Dae-Hwan Kim и Kee-Jeong Yang подтвердила с помощью сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции и других аналитических методов, что более высокая скорость нагрева способствует упорядоченному расположению кристаллов. Профессор Ян сказал: «Это исследование дает новые идеи для решения проблемы ориентации кристаллов и структурных дефектов солнечных элементов селенида сурьмы».

Экспериментальные результаты показывают, что медленное повышение температуры приведет к случайному росту кристаллов, создает больше дефектов и препятствует переносу заряда. В свою очередь, процесс быстрого нагрева образует равномерно расположенную кристаллическую структуру, уменьшая плотность дефектов и обеспечивая более плавный поток электронов. Этот метод оптимизации свойств материала путем контроля скорости роста кристаллов обеспечивает техническую поддержку для коммерческого применения солнечных элементов селенида сурьмы.

Эта технология регулирования температуры значительно повышает эффективность устройства за счет простых улучшений процесса, демонстрируя важность контроля роста кристаллов на ранних этапах производственного процесса. Исследователи отмечают, что этот подход, как ожидается, будет способствовать разработке крупномасштабных компонентов и будущим процессам коммерциализации.