這種化合物只需改變其硫族化物含量，即可輕松地從n型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型，通常被認(rèn)為是鎘基半導(dǎo)體的潛在無毒替代品。此外，其能帶隙非常適合太陽(yáng)輻射光譜的可見光部分。

科學(xué)界已經(jīng)開發(fā)出多種策略來提高其穩(wěn)定性和性能，包括形態(tài)工程和異質(zhì)結(jié)的形成以改善電荷分離，但 CuInS 2太陽(yáng)能電池技術(shù)迄今為止還未能達(dá)到商業(yè)成熟度。

考慮到這一點(diǎn)，中科院的研究人員開發(fā)出了間距可控的二氧化鈦納米棒陣列(TiO?-NA)，據(jù)稱可以改善電池的光捕獲、電荷分離和載流子收集。

研究人員表示，他們已經(jīng)能夠在不改變納米棒尺寸特征的情況下校準(zhǔn)納米棒的數(shù)量密度( N D )。

他們進(jìn)一步解釋說：“傳統(tǒng)的制造方法將納米棒的密度、直徑和長(zhǎng)度聯(lián)系在一起——如果調(diào)整其中一個(gè)參數(shù)，其他參數(shù)也會(huì)隨之變化，這通常會(huì)影響器件效率。通過精心延長(zhǎng)前體膜的水解階段，我們發(fā)現(xiàn)較長(zhǎng)的‘凝膠鏈’會(huì)組裝成更小的銳鈦礦納米顆粒。當(dāng)對(duì)銳鈦礦膜進(jìn)行水熱處理時(shí)，這些銳鈦礦納米顆粒會(huì)原位轉(zhuǎn)化為金紅石納米顆粒，作為納米棒生長(zhǎng)的種子。水解階段提供了一種在不改變納米棒尺寸的情況下控制納米棒密度的有效方法。”

TiO?-NA 薄膜采用恒定的棒直徑和高度制造，并被納入低溫處理的 CuInS? 太陽(yáng)能電池中，在標(biāo)準(zhǔn)照明條件下測(cè)試時(shí)，其功率轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 10.44%。

通過體積-表面密度 (VSD) 模型，研究團(tuán)隊(duì)觀察了棒密度和間距如何影響光收集、電荷分離和載流子收集。

科學(xué)家們表示：“這項(xiàng)研究通過建立連接宏觀過程調(diào)控-微觀結(jié)構(gòu)演化-器件性能優(yōu)化的完整體系，克服了傳統(tǒng)納米結(jié)構(gòu)調(diào)控方法的局限性。”

該光伏裝置在《小型方法》雜志上發(fā)表的研究“揭示密度可控 TiO2 納米棒陣列在高效太陽(yáng)能電池中的生長(zhǎng)和光伏原理”中進(jìn)行了描述。