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科学家得到的傻瓜的黄金心脏作为太阳能材料

光伏太阳能电池的安装继续加速,科学家们正在寻找超越了传统的硅能够有效地将太阳光转换成电力的廉价材料。

理论上,黄铁矿 - 一种廉价的化合物,它使得被称为傻瓜的黄金一种常见的矿物 - 可以做的工作,但是当它在所有工作,转换效率仍然令人沮丧地低。现在,威尼斯人官网app的研究团队的一所大学解释这是为什么,在表明在这个充满希望的材料的改进如何可能会导致廉价而高效的太阳能电池的发现。

A lump of fool’s gold

这个铁疙瘩黄铁矿显示的黄铁矿特征立方晶体。在黄铁矿的晶体结构缺陷的障碍物从材料构建的太阳能电池。 照片:威尼斯人官网app地质博物馆

“我们认为我们现在明白为什么黄铁矿没有奏效,”化学教授说: 宋金“并提供了希望,根据我们的了解,搞清楚如何使其发挥作用。这可能是更加困难的,但令人兴奋的和有意义的。”

虽然大多数商业光伏电池现今是基于硅,聚光膜必须相对厚并且纯的,这使得生产过程昂贵且能量密集的,表示斤。

黄铁矿的膜 - 内置铁和硫原子的化合物 - 可以比硅薄1000倍,并且仍然有效地吸收太阳光。

像硅,铁和硫是在地壳中共同的要素,由铁制成的黄铁矿可能在大规模部署一个显著材料成本优势,从而太阳能电池。事实上,以往的研究,像理论效率,材料可用性和采油成本平衡的因素,把黄铁矿的低成本和大规模光伏材料候选人名单的顶部。

教授宋金
教授宋金

在对目前的网络版 美国化学学会杂志,金,第一作者 米格尔·卡班 - 阿塞韦多,一位化学博士学生,与威尼斯人官网app的其他科学家一起,解释他们是如何确定的黄铁矿材料效率源的身材缺陷。这项研究是由美国支持能源部。

在光伏材料,太阳光的吸收将创建带相反电荷的载流子,称为电子和空穴,即必须被分离为太阳光转换为电力。一光伏太阳能电池的效率可以用三个参数进行判断,斤说,和黄铁矿制成的太阳能电池是在一个几乎完全缺乏:电压。无电压,细胞不能产生任何权力,他指出。但基于其基本参数,黄铁矿应该是一个相当不错的太阳能电池材料。 “我们想知道,为什么是光电压如此之低,”金说。

“我们做了很多不同的测量和研究,以在问题全面看,说:”卡班 - 阿塞韦多,“我们认为,我们已经充分和明确说明了为什么黄铁矿,作为太阳能电池材料,具有 没有有效的。”

米格尔·卡班 - 阿塞韦多
米格尔·卡班 - 阿塞韦多

在探讨为什么黄铁矿是几乎无法使光伏发电,许多研究人员都看着晶体的表面,但卡班 - 阿塞韦多,金也往里看。 “如果你认为这是一个身体,很多都集中在皮肤上,但我们也看了心脏,说:”卡班 - 阿塞韦多,”我们认为,主要问题在于内部,虽然也有对皮肤问题。 “

内部的问题,被称为“体缺陷,”当一个硫原子从晶体结构中的其预期的地方丢失发生。这些缺陷是固有的黄铁矿的材料特性,并且即使在超纯晶体存在。他们的大量存在,最终导致缺乏光电压基于黄铁矿晶体太阳能电池。

通过科学理解的原因前进,晋说。 “我们的信息是,现在我们明白为什么黄铁矿是行不通的。如果你不明白的地方,你必须尝试通过反复试验来解决它。一旦你了解它,你可以用合理的设计来克服障碍。你不“T有在黑暗中跌跌撞撞左右。”

故事由大卫·特南鲍姆,大学通信