65%!薄膜矽光伏電池光吸收率創新紀錄
荷he蘭lan和he英ying國guo科ke學xue家jia借jie助zhu一yi種zhong納na米mi紋wen理li結jie構gou,使shi薄bo膜mo矽gui光guang伏fu電dian池chi變bian得de不bu透tou明ming並bing因yin此ci增zeng強qiang了le其qi吸xi收shou太tai陽yang光guang的de效xiao率lv。實shi驗yan結jie果guo表biao明ming,采cai用yong新xin方fang法fa設she計ji出chu來lai的de薄bo膜mo電dian池chi能neng吸xi收shou65%的陽光,是迄今薄矽膜表現出的最高光吸收率,接近約70%的理論吸收極限,有望催生柔性、輕質且高效的矽光伏電池。研究發表在《美國化學學會·光子學》雜誌上。
矽太陽能電池效率高,且原材料為地球上儲量豐富的矽,被認為是高效的光伏技術。但它們需要用到厚、硬、重的晶圓,因此用武之地有限。使用薄膜能將矽的使用量降低99%,並使電池更輕且堅固耐用,很容易地集成到城市建築物甚至小型日常設備內。但薄矽膜隻能吸收25%的太陽光。鑒於此,荷蘭原子分子國立研究所(AMOLF)、英國薩裏大學和帝國理工學院的研究人員對其進行了改進。
研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)解(jie)釋(shi)說(shuo),他(ta)們(men)利(li)用(yong)新(xin)方(fang)法(fa)設(she)計(ji)出(chu)的(de)納(na)米(mi)結(jie)構(gou)表(biao)麵(mian)有(you)一(yi)種(zhong)超(chao)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)圖(tu)案(an),可(ke)將(jiang)直(zhi)射(she)太(tai)陽(yang)光(guang)限(xian)定(ding)於(yu)一(yi)個(ge)角(jiao)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei),從(cong)而(er)將(jiang)更(geng)多(duo)光(guang)捕(bu)獲(huo)在(zai)矽(gui)膜(mo)內(nei)。被(bei)捕(bu)獲(huo)的(de)光(guang)越(yue)多(duo),被(bei)吸(xi)收(shou)的(de)幾(ji)率(lv)也(ye)越(yue)大(da)。研(yan)究(jiu)顯(xian)示(shi),超(chao)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)圖(tu)案(an)能(neng)更(geng)好(hao)地(di)限(xian)定(ding)太(tai)陽(yang)光(guang)的(de)入(ru)射(she)角(jiao)度(du),使(shi)更(geng)多(duo)太(tai)陽(yang)光(guang)被(bei)吸(xi)收(shou)。
此外,將太陽光捕獲到薄矽內麵臨兩大關鍵挑戰:太tai陽yang光guang包bao含han多duo種zhong顏yan色se,而er矽gui膜mo的de尺chi寸cun有you限xian,且qie矽gui對dui每mei種zhong顏yan色se光guang的de吸xi收shou能neng力li不bu一yi樣yang。研yan究jiu發fa現xian,表biao麵mian鍍du有you金jin字zi塔ta形xing狀zhuang且qie圖tu案an尺chi寸cun與yu光guang的de波bo長chang類lei似si的de厚hou矽gui太tai陽yang能neng電dian池chi能neng解jie決jue這zhe一yi問wen題ti。
最新研究負責人、AMOLF的埃絲特·阿拉肯·拉多說:“我們估計1微米厚的碳—矽電池的光電轉化效率可達到20%以上,這是柔性輕質碳—矽光伏電池的重大突破。研究還發現,高效薄矽電池可由低品質的矽製成,如此可降低淨化原矽的能源需求,並縮短能源回收時間。”
研究人員指出,盡管這種高效薄膜電池距離應用還有一段距離,但超均勻圖案薄膜光伏電池極具潛力。
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