效率退化是与硫化镉/单硫化锡（CdS/SnS）太阳能电池相关的一个重要问题，阻碍了它们的实际应用。来自《合金与化合物杂志》的一篇预校样论文通过使用银和金纳米粒子的等离子体效应来操纵 CdS/SnS 太阳能电池的光伏特性来解决这个问题。

太阳能电池技术的发展：概述

研究人员正专注于制造用于薄膜光伏电池的具有高光子吸收的新型物质。太阳能电池技术是一种卓越的创新能源，在全球范围内该领域不断快速发展。

许多半导体，如碲、铟和镓，具有良好的光伏特性和高功率转换效率 (PCE)，使其成为下一代太阳能电池技术的理想材料。然而，碲的细胞毒性以及镓和铟资源的缺乏严重限制了它们在制造低成本太阳能电池方面的适用性。

CdS/SnS 电池：太阳能电池技术的未来

硫化镉/单硫化锡 (CdS/SnS) 太阳能电池是一种具有显着电子特性的令人兴奋的光伏器件。由于其生产的灵活性和简单性，p型单硫化锡和n型硫化镉的组合最近在储能应用中受到了极大的关注。

一硫化锡 (SnS) 是一种无毒、低成本的 p 型半导体，具有直接和间接光伏间隙。SnS 具有良好的电学和光学特性，包括高吸收系数、高电荷传输和最小的复合率。此外，SnS 薄膜的机械和电学特性可根据沉积工艺进行调整，使其成为制造低成本太阳能电池的合适材料。

另一方面，硫化镉 (CdS) 是一种独特的材料，具有结构依赖的能带隙，常用于光电和光电探测系统。CdS 的有效性源于其光谱可调性、电荷载流子扩散长度和出色的光催化活性。此外，CdS在许多光电子器件中对注入p型薄膜的钝化作用也不容忽视。

一种提高 CdS/SnS 太阳能电池效率的新方法

由于电子亲和异常、二次相发展和薄膜厚度不相容，CdS/SnS 异质结构的光催化活性较差。此外，SnS 和 CdS 的价带和电导带之间的能量不平衡会降低 CdS/SnS 太阳能电池的分流电阻和电荷载流子的寿命。

表面等离子共振是提高涂层活性层吸收特性和 CdS/SnS 太阳能电池整体效率的有效方法。与入射电磁场相关的局部表面等离子体振动通过在有源区捕获入射光并实现电荷载流子分离来增加吸收截面。

由于其可调节的等离子体吸收和无氧化物性质，银和金纳米结构是等离子体增强光电器件和太阳能电池系统中最常用的组件。

当前研究的亮点

在这项研究中，研究人员通过旋涂银和金纳米粒子来提高 CdS/SnS 异质结太阳能电池的光伏效率。研究人员还研究了银和金纳米粒子如何影响 CdS/SnS 太阳能电池的物理、电学和光子特性。

使用 X 射线衍射技术对沉积的 CdS、SnS 和带有和不带有纳米颗粒装饰的异质结太阳能电池的晶体学研究进行了研究。使用扫描电子显微镜（SEM）评估异质结层的形态和纳米颗粒的分布。

重要发现

研究人员注意到银和金纳米粒子对 CdS/SnS 太阳能电池的吸收性能和整体效率有显着影响。金纳米粒子将原始 CdS/SnS 太阳能电池的效率从 0.022-0.066% 提高到 0.436-0.51%，而银纳米粒子装饰电池的效率甚至更高，为 2.507-4.363%。

之所以获得这种改进，是因为纳米粒子的等离子体活性通过增加吸收事件和抑制复合事件来增强 CdS/SnS 异质结构中光诱导电荷载流子的浓度。在这项工作中获得的效率为基于 CdS/SnS 的光伏电池设定了新的基准，使其成为太阳能电池和光电二极管行业的有力竞争者。