這種化(hua)(hua)合物(wu)只需改變其硫族化(hua)(hua)物(wu)含(han)量，即可(ke)輕松地(di)從(cong)n型(xing)轉變為(wei)p型(xing)，通常被(bei)認為(wei)是鎘基半導體的(de)潛在無(wu)毒(du)替代品。此(ci)外，其能(neng)帶隙非常適合太陽輻射(she)光(guang)譜的(de)可(ke)見光(guang)部分。

科學界已(yi)經開發出多種策略來(lai)提高(gao)其穩定性(xing)和(he)性(xing)能(neng)(neng)(neng)，包括形態工(gong)程和(he)異質結的形成(cheng)以(yi)改善電荷分離，但 CuInS 2太陽能(neng)(neng)(neng)電池技術迄今為(wei)止還未能(neng)(neng)(neng)達到商業成(cheng)熟度(du)。

考(kao)慮到這一點，中(zhong)科院的研究(jiu)人員開發出了間(jian)距可控的二氧化(hua)鈦納米棒陣(zhen)列(TiO?-NA)，據(ju)稱可以改善電池的光捕獲、電荷分離和載流子收集(ji)。

研究人員表示，他(ta)們已經(jing)能夠在不改變納米棒尺寸特(te)征的情況下校準納米棒的數量密度(du)( N D )。

他們(men)進一(yi)(yi)步解(jie)釋說(shuo)：“傳統的(de)(de)制造方法(fa)將納(na)(na)米棒的(de)(de)密度(du)、直徑和長(chang)度(du)聯系在(zai)一(yi)(yi)起——如果調整其中一(yi)(yi)個參(can)數(shu)，其他參(can)數(shu)也(ye)會(hui)隨(sui)之變(bian)化，這通(tong)常會(hui)影響器件效率。通(tong)過(guo)精心延(yan)長(chang)前體膜的(de)(de)水(shui)解(jie)階段(duan)，我們(men)發現(xian)較長(chang)的(de)(de)‘凝膠鏈’會(hui)組裝成更小的(de)(de)銳(rui)(rui)鈦礦(kuang)納(na)(na)米顆粒(li)。當對銳(rui)(rui)鈦礦(kuang)膜進行水(shui)熱處理時(shi)，這些銳(rui)(rui)鈦礦(kuang)納(na)(na)米顆粒(li)會(hui)原(yuan)位轉化為金(jin)紅石納(na)(na)米顆粒(li)，作為納(na)(na)米棒生(sheng)長(chang)的(de)(de)種子。水(shui)解(jie)階段(duan)提供了一(yi)(yi)種在(zai)不(bu)改(gai)變(bian)納(na)(na)米棒尺寸的(de)(de)情(qing)況下控制納(na)(na)米棒密度(du)的(de)(de)有效方法(fa)。”

TiO?-NA 薄膜采用恒定的(de)棒直徑和高(gao)度制(zhi)造，并被納入低(di)溫處理的(de) CuInS? 太(tai)陽能電池中，在標準照明條件(jian)下測試時(shi)，其(qi)功率轉換效率達到 10.44%。

通過體積-表面密(mi)度 (VSD) 模型(xing)，研究(jiu)團(tuan)隊(dui)觀察了(le)棒密(mi)度和間距(ju)如何(he)影(ying)響光收集(ji)、電荷分離(li)和載(zai)流子收集(ji)。

科學家們表示：“這項研究通(tong)過(guo)建立連接宏觀(guan)過(guo)程調(diao)控-微(wei)觀(guan)結(jie)構演化-器件性能優化的完(wan)整體系，克服了傳統納米結(jie)構調(diao)控方法的局限性。”

該光(guang)伏裝置在《小型方(fang)法》雜志上發表的研究“揭示密度可控 TiO2 納(na)米棒(bang)陣(zhen)列在高效太(tai)陽(yang)能電池中(zhong)的生長和光(guang)伏原理”中(zhong)進行了(le)描述。