薄膜電池

      近年來，太陽能電池因其高轉換效率、低成本和高穩定性特點倍受關注。其中碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池被認為是太陽能電池中最容易製造的，因而它向商品化進展最快，許多國家碲化鎘電池已開始走向規模工業化生產。如今碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池的轉化效率已經高於20%，若要進一步提高效率，就面臨著提高效率的同時保持開路電壓不變的挑戰。

碲化鎘薄膜太陽能電池結構示意圖（圖片轉自網絡）

        基於碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池的結構和工作原理，人們目前實現的途徑是確保載流子壽命不損失的情況下，在其P-N結構中添加摻雜元素，即P型摻雜。在大規模生產中砷元素As更安全，擴散更慢，因而被選為新型摻雜元素。但摻雜砷元素又會引發新問題。

基於此背景，美國科羅拉多礦業大學（CSM）冶金和材料工程系的研究人員，在P-N結構中摻雜砷元素As後，對P-N結構進行原子尺度的微觀深度分析，重點觀察砷元素的摻入限製、簇狀構造、溶解極限和活化，研究其摻雜影響，以期實現增加P型摻雜的同時不損失載流子壽命，進而改善開路電壓穩定性，提高太陽能電池的性能。

美國科羅拉多礦業大學（圖片來源於網絡）

       觀察過程中，研究人員應用了多種表面分析技術。其中低溫陰極熒光光譜儀（H-CLUE）對缺陷、摻雜等變化非常靈敏，因此在觀測材料發光能量變化的環節中，研究人員用其表征和驗證砷元素的摻雜效果，這對實驗起到了重要作用。

       該工作以《Understanding arsenic incorporation in CdTe with atom probe tomography》為題，發表於《Solar Energy Materials and Solar Cells》2018年，Volume 182