作者：小武老師

編輯：Joanna

關(guān)鍵詞

CdTe, As doping, Atom probe tomography, Scanning transmission electron microscopy, Molecular beam epitaxy, Single crystalline

薄膜電池（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

近年來，太陽能電池因其高轉(zhuǎn)換效率、低成本和高穩(wěn)定性特點(diǎn)倍受關(guān)注。其中碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池被認(rèn)為是太陽能電池中容易制造的，因而它向商品化進(jìn)展快，許多國家碲化鎘電池已開始走向規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。如今碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)高于20%，若要進(jìn)一步提高效率，就面臨著提高效率的同時(shí)保持開路電壓不變的挑戰(zhàn)。

碲化鎘薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖（圖片轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)）

基于碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理，人們目前實(shí)現(xiàn)的途徑是確保載流子壽命不損失的情況下，在其P-N結(jié)構(gòu)中添加摻雜元素，即P型摻雜。在大規(guī)模生產(chǎn)中砷元素As更安全，擴(kuò)散更慢，因而被選為新型摻雜元素。但摻雜砷元素又會(huì)引發(fā)新問題。

基于此背景，美國科羅拉多礦業(yè)大學(xué)（CSM）冶金和材料工程系的研究人員，在P-N結(jié)構(gòu)中摻雜砷元素As后，對P-N結(jié)構(gòu)進(jìn)行原子尺度的微觀深度分析，重點(diǎn)觀察砷元素的摻入限制、簇狀構(gòu)造、溶解限和活化，研究其摻雜影響，以期實(shí)現(xiàn)增加P型摻雜的同時(shí)不損失載流子壽命，進(jìn)而改善開路電壓穩(wěn)定性，提高太陽能電池的性能。

美國科羅拉多礦業(yè)大學(xué)（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

觀察過程中，研究人員應(yīng)用了多種表面分析技術(shù)。其中低溫陰熒光光譜儀（H-CLUE）對缺陷、摻雜等變化非常靈敏，因此在觀測材料發(fā)光能量變化的環(huán)節(jié)中，研究人員用其表征和驗(yàn)證砷元素的摻雜效果，這對實(shí)驗(yàn)起到了重要作用。

該工作以《Understanding arsenic incorporation in cdte with atom probe tomography》為題，發(fā)表于《Solar Energy Materials and Solar Cells》2018年，Volume 182（掃描二維碼可直達(dá)英文原文）。

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