第三代设备包含一系列旨在进一步提高太阳能电池效率和性能的新兴技术，这包括燃料敏化太阳能电池（Grätzel 电池）和有机光伏材料等技术，这些技术探索新材料和创新器件架构，以提高效率、降低成本并扩大光伏应用的可能性。

在第二代材料中，碲化镉 (CdTe) 受到了广泛关注，CdTe 是一种薄膜半导体材料，具有与太阳光谱非常匹配的直接带隙，使其成为一种高效的太阳光吸收剂，它通常与硫化镉 (CdS) 层结合形成异质结结构。

CdTe 薄膜太阳能电池在具有成本效益和可靠的太阳能发电方面显示出巨大潜力，特别是对于地面应用，CdTe 和 CdS 的带隙能够有效吸收太阳光谱范围内的光子，从而使它们有助于 CdTe 层中的光电流产生。

由于镉的存在而导致与 CdTe 技术相关的公众认知挑战，镉是一种以其潜在的环境和健康风险而闻名的重金属，但是需要注意的是，镉在 CdTe 光伏电池中的使用受到仔细监控和监管，以确保正确处理和处置。

填充因子（FF）是表征太阳能电池质量的参数，它被定义为太阳能电池在其最大功率点（Pmax）的最大功率输出与VOC和JSC的乘积之比，在数学上，FF 由 FF = Pmax / (VOC × JSC) 给出。高填充因子表明太阳能电池具有高效的功率转换能力。

最大功率点 (MPP) 是太阳能电池提供最大功率输出的工作点，它发生在电压 (V) 和电流 (J) 的特定组合下，填充因子 (FF) 有助于确定工作点与最大功率点的接近程度。

这些参数 VOC、JSC 和 FF 对于评估太阳能电池的性能和效率至关重要，通常用于比较不同的太阳能电池技术和设计：

FF = Pm / (VOC × JSC)

电池的电池效率(η)是每单位面积的最大功率（Pm）的比率，输出功率超过PS是每单位面积的入射照明功率：

η = Pm/PS = (VOC × JSC × FF) / PS

在这项研究中，太阳能电池在光照条件下使用电流密度-电压 (JV) 测量进行表征，JV 测量是在室温下使用卤钨灯进行的，卤素灯是用多晶硅标准二极管校准的，为了防止测量期间电池温度升高，使用了风扇。

聚苯胺的优点之一是易于通过电化学方法从水溶液制备，电极表面上的阳极聚合允许形成聚苯胺，所得聚合物不溶于水，具有氧化还原可逆性，并在空气中保持稳定。

聚苯胺以三种氧化态存在，称为无色翠绿亚胺碱、祖母绿亚胺碱和紫翠绿亚胺碱，每个单独单元 X 中的 Y 值可以是 Y = 1，代表完全还原形式（无色翡翠碱），Y = 0.5，代表部分氧化的形式（翡翠碱，这是最稳定的形式），和 Y = 0，代表完全氧化形式（pernigraniline 碱）。

聚苯胺的电化学沉积技术涉及界面反应，通过在导电基板和浸入含有苯胺单体的电解质溶液中的惰性电极之间施加电压来进行，使用的导电基板通常是透明导电氧化物涂层玻璃。

在此过程中，导电基板连接到阳极，而铂 (Pt) 网电极连接到电解槽的阴极，在阳极，导电基材表面发生阳极氧化，导致苯胺单体聚合并形成聚苯胺，同时，在阴极存在于电解质溶液中的氧发生还原。

通过施加合适的电压，苯胺单体选择性地聚合在导电基板上，导致聚苯胺薄膜的生长，这种电化学沉积技术允许控制合成具有所需特性的聚苯胺，例如厚度、形态和电导率。

在这项研究中，目的是选择性地将聚苯胺沉积在 CdS/CdTe 太阳能电池的针孔区域内，这些针孔可能由于制造过程中的缺陷而出现，通过半导体层暴露部分透明导电氧化物 (TCO) 层，目的是用绝缘材料（在本例中为聚苯胺）填充这些针孔，以防止在完成太阳能电池时在 TCO 层和 Cu-Au 背接触之间形成电接触（分流）。

通过使用前面描述的电化学聚合技术，苯胺单体在针孔区域内选择性聚合，电解池的阳极连接到具有外露 TCO 层的导电基板，而阴极连接到 Pt 网状电极，施加合适的电压会启动聚苯胺在针孔内的生长，填充间隙并防止 TCO 层和背接触层之间的任何电接触。

该工艺的目的是通过解决针孔和潜在分流问题来提高 CdS/CdTe 太阳能电池的性能和可靠性，通过用聚苯胺等绝缘材料有效地密封针孔区域，可以最大限度地降低太阳能电池短路和效率损失的风险。

【1】《可再生和高效电力系统》。

【2】《碲化镉-薄膜太阳能电池材料》。

【3】《多晶薄膜太阳能电池》。

【4】《镉光伏生产中镉的生命周期影响分析》。

【5】《发动机的旋转物理学》。