美国国家可再生能源实验室出资180万美元，与碲化镉加速器联盟达成第二轮合约

美国国家可再生能源实验室（NREL）代表美国能源部太阳能技术办公室（SETO）拨款180万美元资助七个项目，以支持碲化镉加速器联盟（CTAC）。

碲化镉加速器联盟成立于2022年8月，是一个为期三年的联盟，旨在降低碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池的成本并提高其效率，进而加速碲化镉技术的发展。2023年6月，该联盟获得200万美元的首轮资金。

2023年6月，美国国家可再生能源实验室发布了最新的小型项目提案征集通知。第二轮获奖者名单于2023年12月公布。这些项目已入选最新一轮的联盟合约：

主题领域1：高效器件

高效CdSeTe太阳能电池中的气相辅助V族扩散掺杂控制

CdTe光伏技术的功率转换效率（PCE）已达到22.3%，但与31%的理论功率转换效率仍有距离。要弥补这一差距，使电池效率达到26%，同时2030年将美国国内CdTe模块的成本降至每瓦15美分，那么额外创新就至关重要。事实证明，V族掺杂能有效提高CdTe器件的性能，改善其效率和稳定性。亚利桑那州立大学的拟议项目探索了基于气相的新型原位V族掺杂、扩散掺杂活化策略、表面清洁技术、钝化背接触方法、创新器件架构。目标是通过调整V族气相掺杂条件，实现对掺杂剂掺入和活化的精细控制，开发出效率超过22%的高效CdTe器件。

优化掺碘CdTe，将其用于潜在的n型太阳能电池

华盛顿州立大学将利用掺碘的n型CdTe吸收体开发CdTe同质结，在100%掺杂活化下，该吸收体的载流子浓度较高，而载流子寿命较短。研究团队将结合应用缺陷光谱技术、优化后的表面钝化技术、器件架构，旨在克服目前基于p型吸收体的太阳能电池的性能限制。

将溶液加工后的缓冲层用于CdTe太阳能模块

此项目由nexTC公司承接，将使用液相前驱体制造最先进的缓冲薄膜，以提高器件性能。这类薄膜具有超光滑表面。它们减少了表面纹理/粗糙度，并通过限制光霾提高了透射率，为制造商制造器件提供了纯净表面。在此项目中，研究团队将展示溶液处理的功效，以生产高品质的前表面缓冲/发射层薄膜，用于CdTe市场。还将展示沉积常用材料成分的能力，并探索一般溅射沉积法无法制造的新型材料成分。nexTC将与碲化镉加速器联盟成员合作，制造CdTe太阳能器件并对其进行原型设计。该方法将加速构思向大批量制造的过渡。

主题领域2：碲的供应

在现有的基本金属和贵金属供应链中确定碲提取的高潜力领域

碲是制造CdTe系统的关键成分，而CdTe系统是提高美国国内可再生能源发电能力所必需的。然而，碲的供应无法得到保障，尽管美国国内对含碲矿石的大规模开采和冶炼已相当成熟，但碲的供应仍然严重依赖进口。此项目由内华达大学雷诺分校承接，将评估现有开采供应链的碲提取潜力，为确定加强碲提取的重点区域提供基准数据。此举将提高可持续性，并确保美国工业稳定供应这一关键商品。

主题领域3：器件的新配置和新工艺

具有光捕获功能的超薄高效CdTe/MgCdTe双异质结构太阳能电池

此项目由亚利桑那州立大学承接，旨在开发一个模型系统，展示效率可能达到28%的超薄单晶CdTe太阳能电池，并更好地了解多晶CdTe薄膜太阳能电池所面临的挑战。该模型系统的影响不止是展示高效太阳能电池。还有助于CdTe太阳能电池界解决几个关键问题，如优化接触和相关界面、对晶界进行最佳钝化、开发集成了光捕获功能的超薄吸收体。在拟议项目期间，研究团队将继续与美国国家可再生能源实验室及其他碲化镉加速器联盟成员合作，交流科学发现及样品、技术知识、实用发明。

创新型高压硒化镉（CdSe）太阳能电池

在这一项目中，爱荷华州立大学团队将研究CdSe制成的高性能器件，其中CdSe是一种用于制造串联结太阳能电池顶部（大带隙）电池的材料，而Cd(Se,Te)则用于制造串联结太阳能电池底部（小带隙）电池。模拟显示，使用该材料组合，理论上太阳能转换效率接近40%。两种材料系统都能采用低成本的真空沉积技术。研究团队将利用异质结制作新型器件结构，使CdSe达到高电压和高效率。

主题领域4：表征、建模、模拟

朝自动原子分辨率扫描透射电子显微镜和机器学习发展，以实现高效Cd(Se)Te太阳能电池器件

伊利诺伊大学芝加哥分校团队将开发并利用材料表征和建模的新方法，确定目前将多晶CdTe太阳能电池器件转换效率限制在23%以下的原子级障碍。通过结合先进的机器学习（ML）与最先进的电子显微镜，该团队将研究晶界、异质界面、缺陷对Cd(Se)Te材料载流子寿命和耐久性的影响。四维扫描透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、电子能量损失光谱将用于量化Cd(Se)Te块体、界面、缺陷的局部原子结构和电子结构。将开发自主检测异常的机器学习方法，以提高现有电子显微方法的视野和灵敏度。本项目的研究成果将有助于开发效率超过25%的CdSeTe基器件。