蜂窝纳米结构的基板包括氧化锌阵列的纳米柱,或者采用蜂窝阵列的微孔或纳米孔,蚀刻进透明导电的氧化层,进行太阳能电池的沉积,
有一个大胆的新设计,用于薄膜太阳能电池,大大减少所需要是硅,而且可提高效率,这个新设计产生于行业和学术的合作,合作者是瑞士欧瑞康太阳能公司(Oerlikon Solar)与捷克共和国(Czech Republic)科学院物理研究所的光伏组。
这张扫描电子显微镜(SEM)照片显示了纳米结构的氧化锌层,瑞士奶酪设计用于非微晶叠层太阳能电池。布拉格物理研究所来源:布拉格物理研究所
有一个长期的选择,就是低成本,高产量的太阳能电池板工业生产,采用丰富的原料,这可见于非晶硅太阳能电池(amorphous silicon solar cells)和微晶硅串联电池(microcrystalline silicon tandem cells),又称非微晶叠层(Micromorph),收回能源投资只需一年。
然而,这些电池有一个缺点,就是稳定的电池板效率较低,低于目前占主导地位的晶体晶圆为基础的硅效率,说明米兰•万耐希克(Milan Vanecek),他负责布拉格物理研究所的光电组。
“为了使非晶硅和微晶硅电池更稳定,它们就需要非常薄,因为有紧密的间距位于电触点(electrical contact)之间,由此产生的光吸收是不够的,”他说。“他们基本上是平面器件。非晶硅厚度有200至300纳米,而微晶硅厚度超过1微米。”
这个小组的新的设计集中于光学密集电池(optically thick cells),有很强的吸光力,而电极之间的间距仍然非常紧密。他们描述了这种设计,发表在美国物理研究所的杂志《应用物理通讯》(Applied Physics Letters)上。
“我们的新的太阳能电池三维设计依赖成熟、强大的吸光器沉积技术(absorber deposition technology),属于等离子增强的化学气相沉积(chemical vapor deposition),这一技术已经用于非晶硅为基础的电子器件,是为液晶显示器生产的。我们只是增加了一种新的纳米结构基板,以沉积太阳能电池,”万耐希克说。
这种纳米结构的基板包括一个阵列的氧化锌(ZnO:zinc oxide)纳米柱,或者也可以采用“瑞士奶酪”蜂窝阵列的微孔或纳米孔,蚀刻进透明导电的氧化层(氧化锌)。
“这后一种方法证明是成功的,可用于太阳能电池沉积,”万耐希克阐述。“潜在地说,这些效率预计范围相当于当前的多晶硅太阳能电池(multicrystalline wafer solar cells),这种电池主导太阳能电池的工业生产。而显着降低成本的是非微晶叠层电池板,它具有同样的电池板效率,等同于多晶硅电池板(multicrystalline silicon panels),就是12%到16%,可以提高它们的工业规模生产。”
下一步是进一步优化,继续提高效率。