碲化镉薄膜电池的神助攻元素「硒」，效率大幅提升关键之处

如需获取更多科技产业资讯与研究，请关注集邦咨询微信公众号：TRENDFORCE

近来年不少测试已发现，传统晶硅太阳能电池的综合表现逐渐被超越，其中市占率第二大的碲化镉薄膜电池以成本低廉直逼晶硅太阳能电池。

过去，科学家不懂为什么在碲化镉太阳电池中添加「硒」可以提升电池效率，现在罗浮堡大学团队指出，这是因为硒能够带来更高的发光效率。

碲化镉（CdTe）是由碲、镉元素组成的晶体化合物，于太阳能电池方面极具应用前景。最常见的是碲化镉薄膜电池，其由简单的「P-i-n结构」组成，通常碲化镉被夹在两层硫化镉材料间。

过去已知，碲化镉太阳能电池板具有两大优点，第一，高效吸收：CdTe是一种直接能隙（Bandgap）材料，与太阳光谱匹配良好，其带隙能量约为1.45（eV），非常适合使用单结将太阳光转换成电能。

第二，超低成本且制造快速：CdTe薄膜电池成本比化石燃料还便宜，也是目前最便宜的太阳能电池板。据美国能源部统计，CdTe太阳能电池已是继晶硅太阳能电池后，市场上第二常见的光伏（PV）技术，市占率约5%；而目前市场上，占CdTe薄膜太阳能电池主导地位的公司为FirstSolar，其出货量达全球95%以上。

至于FirstSolar实验室的CdTe太阳能电池效率纪录已达22.1%，商业化的电池模块效率则为16.1%。和硅晶太阳能电池需要担心的效率、温度、成本等缺点相比，CdTe太阳能电池唯一最需要担心的问题是镉元素有毒。

而制造商之所以让CdTe太阳能电池效率纪录从19.5%一举提升至22.1%，关键就在于添加了「硒」元素，但奇妙的是，我们不知道为什么在化合物中添加这种元素，有助于提高面板效率。

最近由英国罗浮堡大学TomFiducia领导的国际团队终于解开这道谜底。

研究人员意外发现，硒能克服CdTe太阳能电池板中有害的原子晶格缺陷（atomicdefect），使太阳光照射到太阳能电池板时，产出自由电子的效率提高，减少电子遗失在缺陷处的机率，如此一来，对光的吸收性便大幅提高。

现在我们了解硒为何未导致太阳能电池板效率提高，有可能因此又进一步提高碲化镉薄膜电池板的现有效率，之后进而降低电价。新论文已发表在《自然-能源》（NatureEnergy）期刊。