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《狐狸与猎犬》：Cu(In,Ga)Se?太阳能电池中深度且精细的钠掺杂与镓梯度调控

DOI：10.1039/D0TA01103G 期刊：Journal of Materials Chemistry A 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 铜铟镓硫硒（CIGS）薄膜太阳能电池要实现世界领先的能量转换效率，需要碱金属掺杂剂和镓元素具有合适的深度与横向分布。这两个要求相互关联，因为已知钠会阻碍多晶薄膜中铟/镓的互扩散。然而近期研究发现钠可能促进单晶薄膜中的铟/镓互扩散，这一事实对上述认知提出了挑战。本文深入探讨这两种情况对CIGS晶界工程的益处。计算模型揭示了钠为何会导致铟在CIGS晶界富集，同时将镓限制在晶粒内部。研究强调了该现象对宽禁带黄铜矿材料的积极技术意义。
作者： Diego Colombara，Hannu-Pekka Komsa，Kevin Conley，Martti J. Puska
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研究概述 实验方案

研究目的

研究钠掺杂与镓梯度在Cu(In,Ga)Se2太阳能电池中的相互依赖性，以提高光伏能量转换效率。

研究成果

研究表明，钠掺杂会阻碍多晶薄膜中铟/镓的相互扩散，但会增强单晶薄膜中的相互扩散，这表明晶界和晶粒内部的扩散机制存在差异。计算模型支持这一假设：钠降低了缺陷复合体中铟和镓的迁移势垒，为通过晶界工程提升铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池性能提供了见解。

研究不足

该研究主要聚焦于铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池中钠掺杂与镓梯度分布的理论层面，实验验证较为有限。计算模型的准确性受限于密度泛函理论（DFT）计算中固有的假设与简化。

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