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(noticias nanowerk) Un equipo de investigadores que incluye a Kee-jeong Yang, Dae-hwan Kim y Jin-gyu Kang del Departamento de Energía y Tecnología Ambiental, DGIST, colaboró con el profesor William Jo de la Universidad de Mujeres Ewha y el profesor Jun-ho Kim de la Universidad Nacional de Incheon. y la Dra. Sang-hoon Nam, del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), para caracterizar la separación de huecos de electrones en la capa absorbente de luz de células solares de película delgada de kesterita.
Este estudio, publicado en Energía de carbono (“Características de separación de portadores y potencial de superficie de resolución de profundidad en plano vertical en células solares flexibles CZTSSe con más del 12% de eficiencia”) tiene como objetivo mejorar la eficiencia de las células solares y promover el uso de energía verde.
Como dispositivo que genera electricidad al convertir la energía luminosa del sol en energía eléctrica, las células solares están atrayendo la atención como la próxima fuente de energía porque son respetuosas con el medio ambiente y pueden utilizar recursos solares ilimitados. En particular, las células solares de película fina de Kesterite fabricadas con materiales como cobre, zinc y estaño tienen la ventaja de ser rentables y eficientes en recursos. A pesar de investigaciones anteriores, la eficiencia de las células solares de película delgada de Kesterite sigue siendo relativamente baja.
Las células solares de película delgada de kesterita absorben la luz solar y crean electrones y agujeros que se recombinan entre sí para producir electricidad. Sin embargo, se producen pérdidas durante el proceso. Para abordar este problema, es importante identificar el tipo de separación de huecos de electrones que da como resultado una separación rápida de electrones y huecos.
Teniendo esto en cuenta, este estudio utilizó microscopía de sonda de barrido para caracterizar la separación de los huecos de electrones dentro y en la interfaz entre los cristales de la capa absorbente de luz. El equipo de investigación investigó las propiedades estructurales de la capa absorbente de luz y la eficacia de la separación de huecos de electrones. Sobre todo, analizaron en detalle cómo los diferentes niveles de energía dentro y en la interfaz de los cristales afectan la separación de los huecos de electrones.
El equipo de investigación dijo que el nivel de energía en la interfaz del cristal es mayor en la superficie y en la región cercana a la superficie de la capa absorbente de luz de las células solares de película delgada, y los electrones se mueven dentro de los cristales, provocando un flujo en los cristales. predominan en la actualidad. Sin embargo, dentro de la capa absorbente de luz ocurren comportamientos opuestos. En este caso, los defectos en la interfaz del cristal pueden provocar pérdidas por recombinación de huecos de electrones.
El equipo de investigación señaló la importancia de crear uniformemente una capa absorbente de luz con un mayor nivel de energía en la interfaz entre los cristales que dentro de los cristales para mejorar la eficiencia de las células solares de película fina de kesterita. Para ello se puede utilizar un elemento de dopaje adecuado.
El investigador principal Kee-jeong Yang del Departamento de Energía y Tecnología Ambiental dijo: «Aunque la microscopía de fuerza atómica en el campo de la investigación de células solares se ha limitado anteriormente a la superficie de la capa absorbente de luz, este estudio es significativo ya que sugiere la método, con el que se puede analizar toda la capa absorbente de luz y sus resultados. La metodología de microscopía de fuerza atómica utilizada en este estudio pretende proporcionar pistas para comprender la naturaleza del comportamiento de los portadores de carga no sólo en células solares de película delgada, sino también en muchas otras aplicaciones”.
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