探索新一代Cu₂BaSn(S,Se)₄太陽能電池的結構突破

我們很興奮地分享太陽能技術領域的突破性進展，特別是一種新興的薄膜太陽能電池：Cu₂BaSn(S,Se)₄。這種創新的太陽能電池設計因其卓越的特性而受到廣泛關注，但由於目前的光電轉換效率（PCE）僅為6.17%，其在市場上的推廣面臨挑戰。改進裝置結構的需求一直是阻礙其商業化的關鍵因素。

我們在克雷塔羅自治大學（UAQ）的研究團隊正在積極探索提升這種新興太陽能電池效能的策略。利用根特大學的SCAPS-1D模擬軟體，我們最近在《合金與化合物期刊》上發表了一項全面研究，專注於最佳化Cu₂BaSn(S,Se)₄太陽能電池的結構。

我們的研究始於開發一個與實驗裝置結構相符的基準模型：Al:ZnO/Mg:ZnO/Zn_1-xCd_xS/ZnS/Cu₂BaSn(S,Se)₄/Mo/玻璃。達成與實驗結果相符的理論PCE，驗證了我們的模擬。

我們進行了多項策略性改進，例如加入抗反射塗層以減少光損失，用鎳（Ni）取代鉬（Mo）以促進歐姆接觸，並新增碘化銅（CuI）層作為背表面場（BSF）以增強接合處的電場。這些改進共同將PCE從6.17%提升至令人印象深刻的10%。

為了進一步提升PCE，我們專注於尋找最佳的傳輸層。我們的團隊模擬了約780種獨特配置，利用各種無機緩衝層和背表面場層，包括ZnSe、SnS₂、TiO₂等。透過精細調整每層的厚度和載流子密度，我們在AZO/ZMO/TiO₂/Cu₂BaSn(S,Se)₄/CuI/Ni配置下達到了28%的PCE，展示了這項技術的潛力。

我們特別關注了BSF在太陽能電池結構中的作用。深入分析顯示，BSF顯著影響了Cu₂BaSn(S,Se)₄太陽能電池的內建電位、耗盡寬度和整體能量效率，突顯了其在提升PCE中的關鍵作用。

總結來說，我們的研究對光伏界理解Cu₂BaSn(S,Se)₄太陽能電池的設計和最佳化做出了重要貢獻。我們希望這項工作能為實驗科學家探索這項有前景的太陽能技術的潛在進展提供理論基礎。我們共同邁向一個可持續和高效能太陽能解決方案的新時代，推動光伏技術在未來能源格局中扮演關鍵角色。

本故事是Science X Dialog的一部分，研究人員可以在此報告他們已發表研究文章的發現。訪問此頁面瞭解更多關於Science X Dialog的資訊以及如何參與。