科學家們在柏林電子儲存環(huán)BESSYII成立了一個異常實驗室，以便結(jié)合使用多個不同種類的測量技術(shù)。
研究結(jié)果證實了在哪個階段增長可以加速和何時降低缺陷需要額外時間。他們的研究成果現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布到網(wǎng)上。
目前，基于銅銦鎵硒的黃銅礦薄膜太陽能電池的效率已經(jīng)達到20%以上。
對于研制極薄的多晶層，共蒸發(fā)過程目前已經(jīng)取得最好的成果：共蒸發(fā)過程中，兩種分開的元素同時蒸發(fā)，首先是銦（或鎵）和硒，隨后是銅和硒，最后又是銦（或鎵）和硒。這樣，一個晶體薄膜就形成了，其展示出來的缺陷僅有很少一部分。
"直到最近，我們才真正了解了在共蒸發(fā)過程中到底發(fā)生了什么，"HZB技術(shù)機構(gòu)Dr.RolandMainz表示。為了找到這個問題的答案，該物理學家團隊使用現(xiàn)場實時測量研究了三年。
異常實驗室建成
為了測量，他們建立了一個新型實驗室，該實驗室可分析同步輻射光下共蒸發(fā)過程中多晶黃銅礦膜的形成。除了元素的蒸發(fā)源，該真空室還包含加熱和冷卻設備控制蒸發(fā)過程。
Mainz稱，"最大的一個挑戰(zhàn)者是調(diào)整這個重達250公斤的實驗室，其準確性達10微米。"由于蒸發(fā)過程中熱膨脹，每過幾秒釧就要自動調(diào)節(jié)實驗室高度。
結(jié)合X射線衍射和熒光分析
隨著實驗室的建成，他們可以在全世界范圍內(nèi)首次通過觀察多晶薄膜的形成對共蒸發(fā)過程中的X射線衍射和熒光進行實時分析。
"我們還可以確定這些缺陷消失的時間。"這發(fā)生在銅和硒蒸發(fā)的第二個過程階段。殘剩的銅附著在硒化銅的表面，可以幫助移除缺陷。
"人們從之前的實驗中已了解了這個現(xiàn)象。但是現(xiàn)在，通過采用熒光信號和數(shù)字模型計算，我們可以展示硒化銅如何穿透硒化銅銦層，"Mainz解釋道。
因此，硒化銅銦層和硒化銅鎵層之間的差異就顯而易見：既然銅可以穿透硒化銅銦層，對硒化銅鎵層來說也是類似情況，殘剩的銅都會附著在表面。這可能就是為什么用純硒化銅鎵無法生產(chǎn)出高性能的太陽能電池的原因之一。
鞏固優(yōu)化步驟
"我們現(xiàn)在知道，為了進一步優(yōu)化過程，專注于富銅階段轉(zhuǎn)折點至關(guān)重要。目前，該過程進行得非常緩慢以便缺陷有足夠時間消失。"Mainz解釋，"我們的發(fā)現(xiàn)表明，某些階段的過程可以加速，但在缺陷消失的那個時間段必須得放慢速度。"
Mainz已經(jīng)在期待未來的EMIL項目，該項目位于BESSYII，目前正在建設中。屆時，將會有更強大的工具輔助研究人員在現(xiàn)場實時對新型太陽能電池的復雜形成過程進行研究。
