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东京大学等:阐明钨添加氧化锡薄膜可使用红外光发电的原因

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摘  要:日本东京大学的研究小组通过利用脉冲激光沉积法,在氧化铝基板上合成了在金红石型晶体结构SnO2中添加W作为施主杂质的单晶薄膜,并研究了其导电特性,通过优化W的添加量,成功合成了一种红外透明电极,有望提高利用近红外光的下一代太阳能电池的转换效率。

关键字:透明电极、太阳能电池、高迁移率透明电极材料、光伏发电、钨、氧化锡薄膜

 

 

普通太阳能电池用透明电极不易利用红外光发电,近期,日本东京大学(以下简称“东大”)等的研究小组宣布,发现了添加有微量钨(W)的氧化锡(SnO2)薄膜能够利用红外光进行发电的原因——用W的五价阳离子取代SnO2晶体中的Sn原子,由此表现出高电子迁移率;通过钨的d轨道和氧的p轨道的杂化,使钨的五价状态稳定。

 

为了将太阳能电池发电产生的电力提取到外部电路中,使用相对于入射光透明且具有高导电性的透明电极。通常使用添加有锡(Sn)作为施主杂质的氧化铟(In2O3)和添加有氟作为施主杂质的氧化锡(SnO2)作为实用性透明电极,但是这些材料存在传导电子的迁移率低的问题,为了获得高导电性,掺杂了高浓度电子。

 

近年来,为了进一步提高光伏发电的效率,正在积极推进开发利用可见光、乃至红外光进行发电的太阳能电池。但是,高浓度的传导电子具有反射红外光的特性,因此存在红外光的利用效率低的问题。针对于此,需要开发一种即使在低电子浓度下也能够获得高导电性的高迁移率透明电极材料。

 

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