代表多晶CdSeTe太阳能电池低温异位掺杂的示意图。功劳:李等近年来，工程师们利用不同类型的材料创造了多种太阳能技术。其中包括基于碲化镉的太阳能电池，碲化镉是一种由镉和碲组成的稳定晶体半导体化合物。基于CdTe的太阳能电池通常可以以相对较低的成本发电。这些电池通常受益于许多工艺，包括快速碲化镉吸收体沉积、氯化镉处理和铜掺杂。
掺杂是将杂质引入半导体以调节其某些特性的过程。顾名思义，当使用铜掺杂材料时，就会发生铜掺杂。虽然许多基于碲化镉的太阳能电池经历铜掺杂，但是这一过程有时会导致低光电压和电不稳定性。
为了克服铜掺杂的已知限制，一些工程师已经尝试使用第五族元素来掺杂碲化镉。许多高温、原位掺钒的碲化镉太阳能器件取得了令人满意的结果，例如显示出20%以上的效率。尽管如此，这些设备也有其自身的局限性和挑战。
托莱多大学和阿拉巴马大学的研究人员最近实现了CdSeTe太阳能电池的低温和有效的离位V族掺杂。他们发表在《自然能源》杂志上的论文可能会为开发性能更好的掺钒太阳能技术铺平道路。
进行这项研究的研究人员在论文中写道:“尽管高温原位掺组钒CdSeTe器件已经证明效率超过20%，但它们面临的障碍包括沉积后掺杂激活过程、短载流子寿命和低激活比。“我们展示了使用V族氯化物的CdSeTe太阳能电池的低温和有效的异位V族掺杂。”
本质上，邓-李兵和他在托莱多大学和阿拉巴马大学的同事使用一系列第五族高离子材料，即第五族氯化物，对他们的CdSeTe太阳能电池进行了掺杂。这些氯化物包括三氯化碳、三氯化碳、三氯化锑和三氯化铋。
研究人员创造的太阳能电池在效率、载流子寿命和掺杂剂激活率方面取得了显著的成果。此外，它们与现有的铜掺杂的碲化镉基太阳能电池相比非常有利。
研究人员在论文中写道:“对于AsCl3掺杂的CdSeTe太阳能电池，掺杂剂激活比可以达到5.88%，空穴密度达到> 2x1015cm-3，载流子寿命大于20ns。“因此，与铜掺杂的镉汞太阳能电池的最高开路电压852毫伏相比，非原位砷掺杂的镉汞太阳能电池的开路电压为-863毫伏。”
这组研究人员应用于其太阳能电池的第五组扩散掺杂工艺成本低，可以在低温下实施。此外，它非常类似于更传统的铜掺杂工艺，因此应该很容易在现有的太阳能电池制造设施中实施。
未来，最近发表在《自然能源》上的论文可能会激励世界各地的其他研究团队设计和评估类似的第五组兴奋剂策略。最终，它将有助于开发各种具有竞争力的高效碲化镉太阳能电池。
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