這項研究發表在《太陽能材料和太陽能電池》雜誌上(Solar Energy Materials and Solar Cells)。
俄羅斯國立研究型技術大學MISIS的科學家們給自己設定的任務是製造一種新型太陽能電池板,這種電池板不僅可以發電,還可以傳輸光。為此,太陽能電池必須由一種人造晶體材料鈣鈦礦製成,並且其運行需要特殊的透明電極,該電極必須具有良好的導電性。
如今,工業界將氧化銦錫用於此類目的,並通過磁控濺射將其應用於鈣鈦礦太陽能電池。然而,俄羅斯國立研究型技術大學MISIS的專家表示,這種方法不適合製造高效電池。以這種方式沈積的氧化銦錫存在許多缺陷並且不具有期望的性能。此外,在磁控濺射過程中,鈣鈦礦和電池的其他層都會受到損壞。由於這些問題,太陽能電池板的效率較低。
俄羅斯國立研究型技術大學MISIS的科學家開發了一種使用離子束濺射應用氧化銦錫的方法。他們認為,無需使用高溫且不會損壞電池的其它層,就可以獲得具有所需性能的氧化銦錫。
研究人員製造了半透明太陽能電池,並表明使用離子束濺射可將效率從磁控濺射氧化銦錫樣品的 3.12%提高到離子束濺射樣品的12.65%。俄羅斯國立研究型技術大學MISIS先進太陽能實驗室 [L.A.S.E] 的工程師列夫·盧奇尼科夫(Lev Luchnikov) 表示:“我們的開發將有助於製造兩種類型的太陽能電池——串聯太陽能電池和半透明太陽能電池,它們可以內置在房屋的窗戶中。”
據他介紹,串聯太陽能電池是一種多層光伏結構,其中兩種或多種光敏材料串聯,通過增加輻射的光譜吸收寬度來更有效地利用太陽光。
半透明太陽能電池除了發電外,還能夠傳輸可見光。俄羅斯國立研究型技術大學MISIS的科學家相信,這一特性將使建築師和設計師能夠以多種方式將太陽能電池集成到建築物的窗戶、外牆和其他結構元素中。
發明者稱,新方法的優點是成本較低,而其他將ITO應用於太陽能電池的方法(低速磁控濺射或使用石墨烯電極和金屬納米線)會使電池更加昂貴並且需要更多材料和製造時間。
俄羅斯國立研究型技術大學MISIS、俄羅斯科學院弗魯姆金物理化學和電化學研究所、斯科爾科沃科學技術研究院、羅馬混合和有機太陽能中心、都靈大學的學者們參加了這項研究工作。這項研究是在俄羅斯聯邦科學和高等教育部2030優先計劃框架內的財政支持下進行的。
在不久的將來,科學家將繼續開發基於鈣鈦礦和硅的疊層太陽能電池。