宾夕法尼亚州立大学安德里亚·艾尔斯·刀子乐队 双层薄膜太阳能电池示意图
太阳从顶部进入，到达CIGS和CZTSSe层，吸收光线，产生正负粒子，传播到p和底部接触层，产生电能
荣誉:宾夕法尼亚州立大学阿克勒什·拉赫塔基亚分校 太阳能电池已经取得了长足的进步，但是便宜的薄膜太阳能电池在效率上仍然远远落后于更贵的晶体太阳能电池
现在，一组研究人员提出，使用两种不同材料的薄膜可能是制造价格合理、效率约为34%的薄膜电池的方法
“十年前，我对太阳能电池知之甚少，但对我来说，它们变得非常重要，”宾夕法尼亚州立大学埃文·普格大学教授阿克勒什·拉赫塔基亚和工程科学与力学教授查尔斯·戈弗雷·宾德说
在调查该领域时，他发现研究人员从两个方面接近太阳能电池，光学方面——观察阳光是如何被收集的——以及电学方面——观察收集的阳光是如何被转化为电能的
光学研究人员努力优化光捕获，而电学研究人员努力优化向电的转换，双方都简化了另一方
“我决定创建一个模型，在这个模型中，电学和光学两个方面将被同等对待，”拉赫塔基亚说
“我们需要提高实际效率，因为如果一个电池的效率低于30%，就不会有什么不同
研究人员在最近一期的《应用物理快报》上报道了他们的结果
拉赫塔基亚是一个理论家
他不在实验室制作薄膜，而是创建数学模型来测试配置和材料的可能性，以便其他人可以测试结果
他说，问题在于优化光学和电学的数学结构非常不同
他解释说，太阳能电池似乎是简单的设备
透明的顶层允许阳光照射到能量转换层上
被选择用来转换能量的材料吸收光，产生带负电的电子流和带正电的空穴流，它们向相反的方向运动
不同的带电粒子被转移到顶部接触层和底部接触层，将电流导出电池以供使用
一个细胞能产生的能量取决于收集的阳光量和转化层的能力
不同的材料对不同波长的光起反应并进行转换
“我意识到要提高效率，我们必须吸收更多的光，”拉赫塔基亚说
“要做到这一点，我们必须用特殊的方法使吸收层变得不均匀
" 那种特殊的方法是在两种不同的薄膜中使用两种不同的吸收材料
研究人员选择了市售的铜铟镓硒和硒化铜锌锡硫作为涂层
就其本身而言，CIGS的效率约为20%，CZTSSe的效率约为11%
这两种材料在太阳能电池中工作，因为两种材料的结构是相同的
拉赫塔基亚说，它们有大致相同的晶格结构，所以它们可以一个在另一个上面生长，它们吸收不同频率的光谱，所以它们应该可以提高效率
“太神奇了，”拉克塔基亚说
“他们一起生产了效率为34%的太阳能电池
这创造了一种新的太阳能电池结构——层层叠叠
其他真正能制造太阳能电池的人可以找到其他的多层配方，也许会做得更好
" 据研究人员称，下一步是实验性地创建这些，看看有什么选项可以得到最终的最佳答案
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