研究人员利用单层二硫化钨开发透明度高达79%的太阳能电池板

透明太阳能电池有望将窗户、温室、智能设备的玻璃面板等转化为能量收集装置。来自日本东北大学的一组研究团队利用氧化铟锡（ITO）作为透明电极和二硫化钨（WS₂）作为光活性层创造了一种近乎看不见的太阳能电池板。

根据发表在《科学报告》杂志上的研究，这种电池有可能达到79%的透明度，并能帮助将基于TMD的近可见光太阳能电池从基础阶段推向真正的工业化阶段。

（图片来源: Scientific Reports）

但是，尽管最近在过氧化物和有机半导体方面有所发展，这些太阳能电池的平均可见透明度仍低于70%。创造更透明的太阳能电池仍然是一个挑战。

这种类型的光伏设备被称为肖特基结（Schottky）太阳能电池。金属和半导体之间的接口提供了电荷分离所需的带子。建议的装置和理想的带状结构通过其中一个电极和半导体之间的功函数差异来分离光生的电子-空穴对。

WS₂是过渡金属二氯化物（TMD）材料家族的一员，科学家们声称，由于其在可见光范围内可接受的带隙和单位厚度上最大的吸收共效率，它是近乎看不见的太阳能电池的最佳选择。据《光伏杂志》报道，ITO-WS₂的连接是通过将ITO溅射到石英衬底上，并使用化学气相沉积（CVD）技术生长WS₂单层而形成的。

通过在ITO（Mx/ITO）上面涂抹各种薄金属并在Mx/ITO和单层二硫化钨之间引入一层薄的WO₃，调整了WS₂和ITO之间的接触屏障。结果，肖特基势垒高度急剧增加（高达220 meV），有可能提高肖特基型太阳能电池中电荷载流子分离的效率。

（图片来源: Scientific Reports）

结果，研究人员发现，采用优化电极（WO₃/Mx/ITO）的太阳能电池的电力转换效率比采用普通ITO电极的装置高出1000多倍。

研究人员计算出，一个具有极高的平均可见光透射值（79%）的1cm²太阳能电池，通过在这个具有适量串联和并联的优化单元装置上重复实验，其总功率可能提高到420pW。

据报道，从电话屏幕到摩天大楼，在美国有50至70亿平方米的玻璃表面。在这项研究的帮助下，研究人员可能可以最终实现透明太阳能电池板的开发，这将产生深远的影响。

（来源：INTERESTING ENGINEERING）

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