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效率高达26%!多国科学家合作研发全透明纳米层太阳能电池

2021-04-21 14:55 前瞻网   

 

效率高达26%!多国科学家合作研发全透明纳米层太阳能电池

(最下方的透明层即为TPC太阳能电池材料,图源ForschungszentrumJülich)

太阳能已经成为成本最便宜的发电方式了。美国的太阳能发电厂以每千瓦时不到两美分的价格提供能源。目前市场上可买到的基于晶体硅的太阳能电池可实现高达23%的效率,在全球市场中占有约95%的份额。如果效率更高(超过26%),成本可能会进一步下降。

日前,由来自德国于利希研究中心的光伏研究人员领导的国际工作组现在计划通过纳米结构的透明材料(用于太阳能电池的正面)和复杂的设计来实现这一目标。科学家在著名的科学期刊《自然·能源》中报道了他们多年研究的成功。

尽管硅太阳能电池已经达到了很高的发展水平。然而,在吸收太阳光并产生电荷载流子后,仍会产生重组的干扰作用。但可以通过具有特殊属性(钝化)的特殊材料来抵消这种影响。

这项研究当中制备的的纳米结构层恰好提供了所需的钝化。此外,超薄层是透明的,因此几乎不会减少光的入射,并显示出高电导率。

Jülich制备的TPC太阳能电池的第一个原型在实验室中实现了23.99%(±0.29%)的高效率。这意味着JülichTPC太阳能电池的排名仍然略低于迄今为止实验室中制造的最佳晶体硅电池。但是并行进行的仿真表明,使用TPC技术可以实现超过26%的效率。

研究团队在制造过程中使用了可以相对快速地集成到批量生产中的过程。通过这种策略,Jülich的科学家无需太多努力即可为他们从实验室发展到大规模生产工业太阳能电池铺平道路。

生产TPC太阳能电池层需要几个处理步骤。研究人员在二氧化硅薄层上沉积了一层双层的碳化硅微小金字塔形纳米晶体,该纳米晶体在两种不同的温度下施加。最后,接着是透明的铟锡氧化物层。Ding及其同事使用了湿化学工艺,化学气相沉积(CVD)和溅射工艺。

迄今为止,没有其他方法可以将钝化,透明性,导电性这三个属性如此完美的结合在一起。这项由德国、荷兰、中国、俄罗斯和厄瓜多尔多国共同合作的研究取得了初步的阶段性成果。研究小组计划进一步优化其TPC太阳能电池的发电量,希望能获得太阳能电池制造商的青睐。

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责任编辑: 3976DBC

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