德国美因茨大学（JGU）网站近日报道，该校科学家在研究高效率薄膜太阳电池中取得进展。虽然理论上铜铟镓硒（CIGS）电池效率可达到30%，但目前研究人员所能达到的转换效率只有20%。JGU的科学家设计用来研究所谓的铟/镓难题的计算机模拟结果表明，存在一种提高CIGS薄膜太阳电池效率的新方法，研究成果已发表在《物理评论快报》上。这项研究是德国联邦环境、自然保护与核安全部（BMU）资助的CIGS项目的一部分，IBM美因茨公司、肖特公司以及亥姆霍兹柏林材料与能源中心参与了项目合作。

 

由Claudia Felser 教授领导的研究小组利用电脑模拟来研究CIGS的特性，研究人员认为铟/镓难题是多年来困扰科学家的核心所在：虽然基于理论计算最佳铟、镓比例应该为30∶70，但实际中最高的效率却是在比例正好相反的70∶30处出现。

 

在IBM美因茨公司的帮助下，Claudia Felser教授团队里的Christian Ludwig使用一种密度泛函计算与蒙特卡罗模拟的组合方法。团队理论计算组长Thomas Gruhn博士解释了具体采用的办法：密度泛函计算使他们能够从量子力学的角度审查其结构从而评估出其产能，该结果可在使用蒙特卡罗模拟的帮助下用于在更广泛尺度范围内确定温度的影响效应。

 

在该模拟之下，他们发现在CIGS材料中铟和镓原子分布并不均匀，在略低于正常室温时有一阶段铟和镓是完全分开的。如果材料加热到超过该分相温度，就会形成不同大小的铟、镓原子团簇，温度越高材料越趋于同质化。目前已经清楚富镓的CIGS总是比富铟的铜铟镓硒更不均匀。由于缺乏这种同质结构，富镓材料的光电特性更差，导致富镓CIGS电池效率较低，这是这一效应首次获得解释。该计算也提供了制造CIGS太阳能电池明确的、最佳的方法，如果是在较高温度下生产，材料就均匀得多；若要获得所期望的同质性，材料则需要迅速冷却下来。

 

基于作为太阳电池基板的玻璃有限的耐热性能限制了加工温度，肖特公司已经开发出一种特殊的玻璃，其加工温度可提高到600℃，通过这种方式生产出来的电池材料被认为更趋于同质化，这意味着有可能大幅度提高电池转换效率。但CIGS项目的研究人员更为超前，Thomas Gruhn博士表示他们目前正在致力于研究大面积太阳电池，其效率会比传统电池大为改观。 （吕鹏辉）

注：

（原文来源于http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2010/8/235869.html?id=235869）