结晶故障线为太阳能电池电流提供途径

一组研究人员使用由碲化镉制成的太阳能电池(一种有前景的硅替代品)，发现材料晶体内部和之间的微观“断层线”可作为缓解电流流动的导电途径。这项研究由康涅狄格大学和能源部的布鲁克黑文国家实验室进行，并在《自然能源》杂志上进行了描述，该研究可能有助于解释一种常见的加工技术如何将碲化镉变成一种将太阳光转化为电能的出色材料，并提出了建议。一种设计效率更高的太阳能设备的战略，其性能超过了硅的性能。

Brookhaven实验室功能纳米材料中心(CFN)的物理学家埃里克·斯塔奇(Eric Stach)表示：“如果看的是像硅这样的半导体，晶体中的缺陷通常很糟糕。” 正如Stach所解释的那样，错位的原子或排列方向的微小变化通常会充当粒子的陷阱，这些粒子携带电流带负电的电子或当电子被太阳光子撞击而留下时留下的带正电的“孔”，从而使它们更易移动。太阳能电池背后的想法是将正电荷和负电荷分开，并使其通过电路运行，从而使电流可用于为房屋，卫星甚至城市供电。缺陷会中断这种电荷流动，并使太阳能电池无法保持其最高效率。

但是在碲化镉的情况下，科学家发现单个晶体与“平面缺陷”之间的边界(原子排列中的像断层一样的未对准)创造了传导性的路径，而不是陷阱。

康涅狄格大学材料科学研究所的布莱恩·休伊小组的成员是第一个注意到这种令人惊讶的联系的人。为了了解能大大提高碲化镉导电性能的氯化物溶液处理的影响，贾斯汀·卢里亚(Justin Luria)和亚瑟敏·库特(Yasemin Kutes)研究了处理前后的太阳能电池。但是他们以独特的方式做到了。

以前，世界上有好几个小组经常使用一种称为导电原子力显微镜的工具来观察这种太阳能电池的表面。显微镜的细探针比销的头部锐利许多倍，该销在整个材料表面进行扫描以跟踪地形特征-表面结构的丘陵和山谷，同时测量特定位置的电导率。科学家使用这种技术来探索表面特征与纳米级太阳能电池性能之间的关系。

但是，没有人想出一种方法可以在太阳能电池最重要的表面之下进行测量。这是UConn团队取得重要突破的地方。他们使用了Kutes和Luria在过去两年中开发和完善的方法来获取数百张连续图像，每次有意去除材料的纳米级层，以便他们可以扫描样品的整个厚度。然后，他们使用这些逐层图像构建了太阳能电池的三维高分辨率“断层扫描”图，有点像计算机断层扫描(CT)脑部扫描。