Kommersialiserade tunnfilms solpaneler på marknaden består av sällsynta jordartsmetaller som indium och gallium, eller mycket giftiga metaller som kadmium. Båda dessa typer av tunnfilmssolpaneler har sina egna problem, till exempel höga kostnader och problem vid användning på boenden.

Ett team av forskare från DGIST, ledd av Dr Jin-Kyu Kang och Dr Dae-Hwan Kim, har experimenterat med solpaneler gjorda av billigare och rikligare element. Nu, de har publicerat resultaten av sin senaste studie i Avancerade energimaterial . Dr Kang utarbetar orsakerna till att de valde sina material för studien:"Tunnfilms solceller som använder brons (Cu-Sn) och mässing (Cu-Zn) som basmaterial består av giftfria jordmängder material, och har studerats över hela världen på grund av deras låga kostnad, hög hållbarhet, och hållbarhet."

Dock, att använda dessa legeringar i tunnfilmsteknik har sina egna nackdelar. Medan den teoretiska effektiviteten hos dessa paneler matchar effektiviteten hos toppmarknadsprodukter, i praktiken, de tenderar att underprestera drastiskt. Detta beror på bildandet av olika defekter i materialen, såsom "punkt" defekt, "yta" defekt, och "volym" defekt, under "glödgning" (eller processen med uppvärmning och kylning för att göra en CZTSSe -film). Dessa defekter undergräver strömflödet, vilket leder till förlust av genererad el.

Därför, forskarna ville hitta ett sätt att syntetisera den bästa kvaliteten CZTSSe (koppar, zink, tenn, svavel, och selen) tunna filmer. De lekte med glödgningsprofilen, som har en stark effekt på kornstorleken på CZTSSe tunn film:desto längre glödgningstid och högre glödgningstemperatur, ju större korn, och ju mindre elförlust.

Dock, när glödgningstemperaturen och tiden ökar, det sker en förändring i egenskaperna hos den tunna CZTSSe-filmen på grund av sönderdelning. För att kringgå detta problem, laget använde en speciell "vätskeassisterad metod, " vilket gjorde att kornen av CZTSSe kunde växa i en snabbare takt. Detta innebar att kornen kunde växa sig stora även vid låga temperaturer, förhindrar förändringar i egenskaperna hos den tunna CZTSSe-filmen.

Med denna nya observation, ett betydande hinder har övervunnits i sökandet efter miljövänlig solenergi till låg kostnad. Dr Kim avslutar, "Vår teknik har olika tillämpningar, inklusive i elektroniska enheter, hushållsartiklar, byggnader, och fordon. Det bästa är att CZTS -solceller är fria från de nuvarande nackdelarna med giftiga och sällsynta metaller. Vi kan installera vart vi vill."