由纳米材料科学中心的JonathanPoplawsky领导的团队使用先进的显微技术来发现各种镉，碲和硒混合物的晶体结构的效率差异。实际上，硒是配方中不可或缺的一部分，从而创造了太阳能电池效率的世界纪录。该团队的论文发表在NatureCommunications上。

虽然今天的一些太阳能电池使用镉和碲的混合物将光转化为电能，但在适当的位置添加最佳量的硒有助于将效率从目前的约22%提高到接近理论极限30-的水平。33%。诀窍是确定硒的最佳比例。

“使用不同的显微镜方法，我们能够更好地了解相，组合物和晶体结构，使这些材料能够更有效地将光转化为电能，”Poplawsky说，并补充说数据的可用性有限。“在某些情况下，添加过多的硒会改变镉-碲的晶体结构，并大大降低转换效率。”

在这项研究中，研究人员研究了四种具有不同硒含量的太阳能电池-以及相应的晶体结构变化-并了解到硒含量最高的太阳能电池表现不佳。硒含量最低的那个也没有。最佳表现的合金成分包括约50%的镉，25%的碲和25%的硒。

为了做出决定，研究人员使用了分析技术的组合，包括原子探针断层扫描，透射电子显微镜和电子束感应电流。这些是CNMS的功能，这是DOE科学用户设施办公室。

“我们已经证明，硒掺入碲碲的量可以控制太阳能电池内的小晶体是否形成晶体结构A或晶体结构B，”Poplawsky说。“这些信息可以作为太阳能电池生产商的路线图，用于改进使用硒添加剂的改进的镉-碲太阳能电池，并希望提高整体效率。”

Poplawsky指出，太阳能电池板通常使用硅作为将太阳光转化为电能的材料。然而，碲化镉比硅具有优势，因为它可以吸收相同量的阳光，同时减少98%的半导体材料，从而降低太阳能电池板的总成本。这也使得由镉，碲和硒组成的太阳能电池板与其他形式的发电相比更具竞争力。

该论文的ORNL合着者名为“基于CdTe的太阳能电池中CdTexSe1-x合金层光活性的结构和成分依赖性”，WeiGuo，KarrenMore和DonovanLeonard。