卢森堡大学的物理学家与国际科学家一起研究了太阳能电池材料的氧化过程，其结果可能会改变目前生产太阳能电池的方式。该研究已于2020年7月发表在著名的《Nature Communications》杂志上。

相界是材料性能的关键点。研究团队刚刚发现，当用于太阳能电池的材料靠近相界时，氧化过程中产生的破坏远不止是氧化。

该论文的发表是物理与材料科学系(DPhyMS)内由Phillip Dale教授领导的能源材料实验室(LEM)和Susanne Siebentritt教授领导的光伏实验室(LPV)之间为期四年的研究项目和富有成效的合作成果。该项目由Diego Colombara和Hossam Elanzeery成功实施，他们当时分别是卢森堡大学的博士后研究员和博士研究员。

什么是太阳能电池材料的相界?

"当冰融化并变成水时，它会跨越一个相界。在这种情况下，是温度使材料跨越了相界。在化合物半导体中，如太阳能电池中使用的硒化铜铟，是成分使材料跨越了相界。在理想的晶体中，Cu和In一样多，当Cu比In多时，材料的相位与Cu比In少时的相位不同。"

如何控制这种变化?

"我们可以通过沉积工艺来控制。很久以来，我们就知道，当材料氧化时，比如我们在空气中放置时间过长，就会形成氧化铟。现在我们发现的是：当富含Cu的材料氧化时，不仅会形成氧化铟，而且会变得过于富含Cu。所以，Cu必须离开材料。而在这样做的过程中，它就会带走硒，形成新的缺陷，即硒空位。而这些对太阳能电池是不利的。这一见解不仅对我们制造太阳能电池的方式很重要。硒化材料在数据存储、发光和通信方面也有其他应用。这些发现也将与那些其他呈现类似相界的硒化物或硫化物有关。"

如何打造更好的太阳能电池?

"我们现在已经知道了太阳能电池中出现这些破坏性缺陷的根本机制，并且已经发现，一旦这些缺陷形成，通过从外部强行注入过量的硒，就有可能部分叫停这些缺陷。在此知识基础上，我们将设计出能完全防止缺陷形成的制造方法，作为我们更高效的太阳能转换路线图的一部分。"

论文标题为《Chemical instability at chalcogenide surfaces impacts chalcopyrite devices well beyond the surface》。