研究人員利用單層二硫化鎢開發透明度高達79%的太陽能電池板

透明太陽能電池有望將窗戶、溫室、智慧設備的玻璃面板等轉化為能量收集裝置。來自日本東北大學的一組研究團隊利用氧化銦錫（ITO）作為透明電極和二硫化鎢（WS₂）作為光活性層創造了一種近乎看不見的太陽能電池板。

（圖片來源: Scientific Reports）

根據發表在《科學報告》雜誌上的研究，這種電池有可能達到79%的透明度，並能幫助將基於TMD的近可見光太陽能電池從基礎階段推向真正的工業化階段。

但是，儘管最近在過氧化物和有機半導體方面有所發展，這些太陽能電池的平均可見透明度仍低於70%。創造更透明的太陽能電池仍然是一個挑戰。

這種類型的光伏設備被稱為肖特基結（Schottky）太陽能電池。金屬和半導體之間的介面提供了電荷分離所需的帶子。建議的裝置和理想的帶狀結構通過其中一個電極和半導體之間的功函數差異來分離光生的電子-空穴對。

（圖片來源: Scientific Reports）

WS₂是過渡金屬二氯化物（TMD）材料家族的一員，科學家們聲稱，由於其在可見光範圍內可接受的帶隙和單位厚度上最大的吸收共效率，它是近乎看不見的太陽能電池的最佳選擇。據《光伏雜誌》報導，ITO-WS₂的連接是通過將ITO濺射到石英襯底上，並使用化學氣相沉積（CVD）技術生長WS₂單層而形成的。

通過在ITO（Mx/ITO）上面塗抹各種薄金屬並在Mx/ITO和單層二硫化鎢之間引入一層薄的WO₃，調整了WS₂和ITO之間的接觸屏障。結果，肖特基勢壘高度急劇增加（高達220 meV），有可能提高肖特基型太陽能電池中電荷載流子分離的效率。

結果，研究人員發現，採用優化電極（WO₃/Mx/ITO）的太陽能電池的電力轉換效率比採用普通ITO電極的裝置高出1000多倍。

研究人員計算出，一個具有極高的平均可見光透射值（79%）的1cm²太陽能電池，通過在這個具有適量串聯和並聯的優化單元裝置上重複實驗，其總功率可能提高到420pW。

據報導，從電話螢幕到摩天大樓，在美國有50至70億平方米的玻璃表面。在這項研究的幫助下，研究人員可能可以最終實現透明太陽能電池板的開發，這將產生深遠的影響。

（來源：INTERESTING ENGINEERING）

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