65%!薄膜矽光伏電池光吸收率創新紀錄
helanheyingguokexuejiajiezhuyizhongnamiwenlijiegou,shibomoguiguangfudianchibiandebutoumingbingyincizengqiangleqixishoutaiyangguangdexiaolv。shiyanjieguobiaoming,caiyongxinfangfashejichulaidebomodianchinengxishou65%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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