IMEC硅纳米线太阳能电池利用量子效应 效率达30%以上

来源:日经BP社发布时间:2009-11-18 10:11:31

  在太阳能电池领域,瞄准下下代太阳能电池的各种构想不断涌现。其中一种设想是在底板上排列细线状的硅(硅纳米线)。包括美国通用电气(General Electric)在内,目前世界各地都在进行开发。

  大多数的开发者的开发目的在于通过制成线状减少硅用量从而降低成本,以及利用密布的硅纳米线减少光反射。

  与此相比,比利时IMEC的目的则在于利用硅纳米线的量子效应。在2009年11月9日于东京举行的“IMEC Executive Seminar”上,IMEC光伏业务总监Jef Poortmans介绍了硅纳米线太阳能电池的开发现状。

  IMEC的目标是实现在硅底板上形成硅纳米线的太阳能电池。硅底板的带隙为1.1eV,而利用量子效应的硅纳米线为1.7~1.8eV。组合带隙不同的硅底板和硅纳米线,可期待提高效率。Poortmans表示:“如果这一设想能够实现,转换效率将达到约33%”。

  目前,IMEC正在尝试试制适于太阳能电池的硅纳米线。要实现1.7~1.8eV的带隙,硅纳米线的直径需要降至2~4nm。为形成这种极细的硅纳米线,IMEC采用了为制造新一代半导体而开发的EUV曝光。

  不过,即使采用EUV曝光和蚀刻,也只能形成直径为40~65nm的硅纳米线。因此,对直径为40~65nm的硅纳米线进行氧化之后,利用HF气体去除氧化部分使其进一步变细。目前,利用这种方法获得了直径为8~25nm左右的硅纳米线。作为其他目标的硅纳米线间距(90nm)和长度(500nm)在EUV曝光和蚀刻时得以实现。

  今后将利用EUV曝光和蚀刻将直径减至30nm,然后利用氧化和HF气体将直径减至3nm。获得适用于太阳能电池的直径3nm硅纳米线之后,将进一步确认太阳能电池的特性。

  为了利用量子效应实现硅纳米线,不仅要对线进行微细化,还要开发取代EUV曝光的低成本制造方法。对于研制下下代太阳能电池,还需要进一步的技术创新。(记者:河合 基伸)

责任编辑:solarbe太阳能网资讯中心
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
南邮新成果实现溶液法制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池最高转换效率来源:科学网 发布时间:2026-11-02 09:22:49

南京邮电大学辛颢团队在《自然·能源》发表突破性成果,提出一种基于溶液化学调控的新型策略,通过在前驱体溶液中构建铜、铟、镓多元金属互联分子网络,精准控制热分解与相变过程,有效抑制杂质生成和元素偏析。该方法采用乙酸铜等原料,利用乙酸根的双重键合能力实现组分预锚定,显著提升薄膜均匀性与相纯度。由此制备的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池经认证达17.53%转换效率,创溶液法世界纪录;铜铟硒(CIS)器件达15.30%。值得注意的是,该成果未引入梯度带隙、碱金属掺杂等常规优化手段,仅靠前驱体分子结构创新即实现性能跃升。研究不仅推动轻质、柔性、低成本CIGS电池产业化,其溶液化学设计理念还可拓展至其他多元无机光电器件,为薄膜光伏技术降本增效提供新路径。(199字)

上智大学等开发出无铅钙钛矿太阳能电池新技术,同时提高耐久性与转换效率来源:日本经济新闻 发布时间:2026-10-27 10:52:11

上智大学等研究团队开发出一种新型无铅钙钛矿太阳能电池技术,以锡替代有毒的铅作为核心元素,旨在兼顾环境安全性与器件性能。针对锡易氧化导致结构退化、进而影响效率与稳定性的关键难题,团队设计了 Ruddlesden–Popper 型层状结构:由锡-碘无机导电层与有机分子层交替堆叠构成,并引入2-氨基苯并噻唑作为分子钝化添加剂。该结构既通过有机层阻隔水氧提升耐久性,又借助添加剂抑制锡氧化、降低界面电阻,使电池在100天后仍保持约85%的初始效率。尽管当前转换效率尚低于含铅同类器件,但该成果为安全、稳定、可实用化的钙钛矿光伏技术提供了新路径,后续工作将聚焦于效率提升与大面积制备。(199字)

大面积钙钛矿太阳能电池光电转换效率创新高来源:科技日报 发布时间:2026-10-10 09:52:29

澳大利亚新南威尔士大学与UtmoLight公司合作,成功研制出面积达676平方厘米(30 cm × 30 cm)的大面积钙钛矿太阳能电池,实现23.5%的光电转换效率,刷新世界纪录。该成果证实钙钛矿技术在放大尺寸后仍能保持高效率,显著提升了其规模化制造与产业化应用前景。研究通过材料创新与工艺优化,取消了易引发不稳定的氧化镍层,简化制程并提升性能。团队下一步将试制2.8平方米的全尺寸商用组件,验证更大面积下的可行性。尽管钙钛矿在成本与光谱利用(如与硅基电池叠层)方面优势突出,但其在湿热环境下的稳定性、大面积均匀性控制及长期可靠性仍是产业化亟待突破的关键挑战。(199字)

7GW TOPCon电池工厂投产来源:光伏技术 发布时间:2026-09-30 08:48:22

印度安得拉邦奈杜佩塔新建的7GW N型TOPCon太阳能电池工厂近日正式投产,使企业总产能达10.6GW,跃居印度最大太阳能电池制造商。该厂聚焦G12R规格TOPCon电池,目前已进入试生产阶段,目标平均转换效率为25.8%。项目按期完工,总投资329.3亿印度卢比(约3.437亿美元),严格控制在预算范围内。工厂占地40公顷,是印度迄今规模最大的太阳能电池生产基地,采用数字化制造技术,设计产能为每小时约8.8万片电池片。

水下太阳能电池实现南海10米深处稳定运行来源:中国科学报 发布时间:2026-09-15 10:05:58

本文报道了西南联合研究生院与云南大学张文华团队在水下太阳能电池领域的突破性进展:其研发的宽能带隙浸没式钙钛矿太阳能电池,可在南海10米水深下稳定运行,单次工作两小时即可输出324兆瓦时电能,满足锂离子电池充电需求;在模拟及实地测试中,电池经1160小时运行和300天氮气储存后,效率分别保持近乎不变和达初始值的96%,展现出优异的水下耐久性与长期稳定性。研究通过定制光学滤光系统模拟水下光谱,并成功将大面积电池模块集成于水下机器人,在涠洲岛海域完成真实环境验证。该成果为远海传感器、监测设备及通信系统提供了可行的绿色能源解决方案,并为后续探索不同水深极限及建立水下光伏标准化测试体系奠定基础。(199字)

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目落地云南来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-09-09 09:24:56

西南地区首个工业级钙钛矿/晶硅叠层光伏实证项目在云南丽江落地,依托云南省重大科技专项“绿氢高效制备关键技术研究及应用”,由昆明理工大学、三峡集团云南公司与仁烁光能联合实施。项目突破两大核心技术瓶颈:一是研发出稳定性显著提升的钙钛矿/硅叠层太阳能电池,光电转化效率达33%,双85老化1100小时后性能保持率超90%;二是开发出高性能钴基非贵金属电解水催化剂,实现大电流下高效稳定制氢。配套建成1000Nm³/h“光伏直连制氢”示范工程,年产绿氢320吨,并投运高原适用的集装箱式氢燃料电池热电联产系统,形成覆盖“发电—制氢—储运—用能”的全链条零碳微循环模式。(199字)

给钙钛矿“抛光上漆” 太阳能电池也可兼得“高效”与“长寿”来源:光明日报 发布时间:2026-08-17 09:38:20

北京大学周欢萍教授团队针对钙钛矿太阳能电池“高效率”与“长寿命”难以兼顾的难题,提出一种基于等离子体的表面工程新策略:先用氩气等离子体物理刻蚀去除缺陷富集的表层(“抛光”),再利用四氟化碳等离子体激活氟物种,原位生成4–7纳米厚、连续致密的氟化铅保护层(“上漆”)。该方法显著降低界面缺陷密度约一个数量级,优化能级排列,提升电荷提取效率。实验表明,小面积电池光电转换效率达27.2%,100 cm²模组认证效率为23.5%;器件在高温、光照、紫外及循环应力下均表现出优异稳定性。该技术为高性能钙钛矿光伏产业化提供了新路径。

多家光伏龙头回应美国加征关税来源:南方财经网 发布时间:2026-08-10 09:37:46

美国政府于8月6日依据《1962年贸易扩展法》第232条签署行政令,拟对进口多晶硅及其衍生产品实施严格贸易限制:设定多晶硅最低进口价为每公斤21美元(约为中国国内均价的3.4倍),并对多晶硅锭、晶圆、太阳能电池及组件分别设定高额最低价格或额外关税,措施将于2026年12月4日生效。此举旨在强化美国本土多晶硅、半导体及光伏供应链。针对该政策,国内光伏龙头企业反应审慎:晶科能源表示需进一步研判,后续将参考第三方分析;天合光能指出其以组件销售为主,多晶硅仅为上游原料之一,且在北美出货量小、主要通过本地合作伙伴完成,短期影响有限;晶澳科技截至8月7日尚未就此事作出公开回应。

天合光能申请太阳能电池相关专利,提升叠层太阳能电池光能利用率并减热化损失来源:新浪证券 发布时间:2026-08-07 15:09:25

天合光能于2026年4月14日申请了一项关于叠层太阳能电池的发明专利(公布号CN122497214A),聚焦提升光能利用效率并降低热化损失。该专利提出一种含特殊光学膜层的多端叠层结构,由前置钙钛矿子电池、后置另一子电池及二者之间的光学层构成;光学层内嵌散射粒子与波长转换粒子,可将钙钛矿电池“死区”未能有效吸收的高强度入射光进行横向扩散,并将其转换为更易被后置子电池吸收的长波段光。此举显著改善后置子电池受光的空间均匀性,提高整体光能利用率,同时减少因光子能量过剩导致的热化损耗。专利还涵盖该电池的制备方法及其在电池组件和用电装置中的应用。

突破31%!钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池新纪录:双界面工程助力效率与稳定性双丰收来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-08-06 08:36:09

本文报道了我国科研团队在钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池领域取得的重大突破:通过创新性提出“双界面载流子传输工程”(DICTE)策略,同步优化底部(空穴侧)与顶部(电子侧)界面,成功将小面积器件效率提升至31.09%(认证30.57%),大面积器件达28.85%,并显著增强长期稳定性——未封装器件在氮气环境中储存3576小时后效率保持94%,70°C热老化960小时后仍超90%,最大功率点跟踪756小时后保持91%。研究针对CIGS表面粗糙导致钙钛矿成膜不均、界面能级失配及缺陷复合等核心瓶颈,分别采用双层NiOₓ空穴传输层实现保形覆盖与高效空穴提取,以及EDADI/p-F-PEAI双分子协同钝化改善电子传输与能带匹配,系统解决了效率与稳定性难以兼顾的难题,为叠层光伏实用化提供了新路径。(199字)

协鑫集成牵头启动《三端晶硅钙钛矿叠层太阳能电池测试方法》 团体标准首次编制来源:协鑫集成 发布时间:2026-07-27 15:17:47

7月24日,协鑫集成联合苏州大学、扬州大学,在苏州牵头召开《三端晶硅钙钛矿叠层太阳能电池测试方法》团体标准首次编制会议,标志着我国在该领域测试标准化实现“从0到1”的突破。针对当前三端叠层电池因缺乏统一测试规范导致数据不可比、产业化受阻的问题,标准将系统界定测试流程、参数定义与数据处理方法,并设计分级方案,适配研发与量产验证需求。该标准旨在提升测试可靠性,支撑国产装备与材料验证,推动国内规范与国际接轨,助力我国参与光伏国际标准制定。依托在柔性叠层电池领域的技术积累,协鑫集成近期自主研发的柔性晶硅钙钛矿叠层电池获CPVT认证,光电转换效率达33.44%,器件级比功率超2000W/kg,居全球第一梯队。(199字)