新南威爾士大學太陽能研究員和科學家研究員肖曉昊博士及其團隊已經為未來的太陽能電池材料 - 硫化物黃鋅礦獲得了兩項能效世界紀錄。

郝博士和她的團隊不僅打破了硫化物黃鐵礦的10%效率障礙，而且打破了標準尺寸的西洋鏡太陽能電池的效率障礙，無論是純硫化物材料還是摻入不太理想的硒。

該結果發表在今天的自然能源論文中，是郝博士兩年內領導的第四個連續效率記錄。

郝博士說，雖然能源效率還沒有達到可以用于工業的水平，但結果對于采購豐富且價格低廉的材料來說是有希望的。

“硫化物黃銅礦是一種由銅，鋅，錫和硫組成的化合物 - 地殼中有四種廉價而豐富的元素，”她說。

“我稱之為綠色材料，因為除了豐富之外，它們也是無毒的。”

硫化物鋅黃錫礦(Cu 2 ZnSnS 4，也稱為CZTS)是源自光伏(PV)材料CIGS(銅銦鎵(二)硒化物)的薄膜半導體材料，其是商業化的高效薄膜PV技術。具有能夠應用于柔性表面的附加優點。

然而，CIGS的缺點是銦相對稀少并且在平板顯示器(例如電視屏幕，筆記本屏幕和觸摸屏)中使用的需求很高，這意味著它很昂貴。太陽能電池面臨的挑戰之一是依賴稀有和有毒材料用于薄膜太陽能電池生產。

“銦的價格已經很高，預計會繼續上漲，因為平板顯示器的市場正在增長，”郝博士說。

輸入CZTS。通過用豐富的鋅和錫代替銦和鎵，您就擁有了一種符合低成本，靈活，無毒和豐富標準的化合物。

“除此之外，作為獨立的薄膜PV，CZTS相關材料有機會用于帶硅的串聯電池，因為當與其他元素合金化時，其帶隙可以在很寬的范圍內輕松調節，使其成為可能。這與串聯堆疊的上部電池的高帶隙要求非常匹配，“郝博士解釋道。

“這種發展的關鍵先決條件是我們需要將CZTS的效率提高到20%以上才能讓我們看到總能效超過30%，”郝博士說。

使用硫化物鋅黃錫礦的另一個優點是CIGS的制造工藝很容易適應生產CZTS。增加薄膜可以應用于柔性表面的事實使其成為一種有吸引力的替代方案。

“柔性光伏電池重量輕，擴展了其在建筑一體化和其他不平坦表面(如汽車或無人駕駛飛行器(UAV))上的潛在用途。”

因此，CZTS價格便宜，來源豐富，靈活，無毒，易于集成到現有的制造工藝中。缺少的是商業上使用的材料所需的能效水平。

鑒于過去幾年效率的提高 - 從7.6%降至11% - 郝博士認為，她和她的團隊正在走上實現15%或20%效率水平的正確軌道。但她并不幻想它會在一夜之間發生。

“對于每次效率變化，我們都需要采用分步技術來實現這一目標，”郝博士說。

“有了CZTS，還有很多我們都不知道的東西。揭開這些未知數是最激動人心的冒險。”

她對最近未發表的研究結果感到非常興奮，這可能會帶來重大變化。為確保進一步發展這些新發現，她將在年底申請為新項目提供資金。