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纳米结构提高太阳能电池效率

来源:佛劳恩霍夫研究所为了使太阳能电池成为一种有竞争力的替代技术,发布时间:2011-06-01 00:00:00
索比光伏网讯:在太阳能电池表面玻璃上,沉积一层透明导电氧化物纳米晶体,形成高散射效应,使光束产生更多的电子,可增强光的吸收。




把透明导电氧化物纳米晶体层沉积到太阳能电池表面,可形成高散射效应,使光束产生更多的电子,来源: 佛劳恩霍夫研究所

为了使太阳能电池成为一种有竞争力的替代技术,替代其他可再生能源,研究人员正在研究不同的替代选择。在步骤上,正确的方向是采用新工艺,改变硅太阳能电池的表面。通过创造不同的表面纳米结构,太阳能电池的能量收集性能就可以得到改善。

欧盟资助的研究项目“纳米到生产”项目(N2P:Nano To Production)的研究人员就在研究纳米结构表面,用于太阳能电池。同时,在德国德累斯顿(Dresden)佛劳恩霍夫研究所(Fraunhofer Institute),研究人员在集中开发大气压等离子体化学蚀刻(AP-PCE:atmospheric pressure plasma chemical etching)工艺。这项技术可以替代湿化学处理方法(wet chemical processing approach),用于太阳能产业。优势在于,大气压等离子体化学蚀刻胜过蚀刻技术依赖的湿化学处理,例如,可以减少化学废料,成本有效,而且减少了操作。大气压等离子体化学蚀刻用于改进晶硅太阳能硅片表面,可精密到纳米尺度。研究人员已经提高了1%的太阳能电池效率,就是从16%提高到17%,因为他们使背面非常光滑。

纳米到生产项目的科学家们,在瑞士纳沙泰尔(Neuchatel)洛桑联邦理工学院(EPFL:Ecole Polytechnique Federale de Lausanne),却正在努力改进不同的太阳能电池,就是薄膜硅太阳能电池。目前,这些太阳能电池只能利用大约7%的阳光,低了40%左右的效率,这是对比传统硅晶片电池而言。但是,这种薄膜太阳能电池更便宜,更环保,因为它们的生产需要较少的时间、材料和能源。瑞士研究人员正在改变太阳能电池的顶部玻璃结构,他们沉积一层纳米尺寸的晶体,就是透明导电氧化物(TCO:transparent conductive oxide),就沉积到玻璃上。这一层提供了高散射效应,光束会产生更多的电子,因为会经过较长距离穿过电池,这就增强了光的吸收。研究人员已经成功实现了30%的增效,这是对比标准薄膜太阳能电池而言。

另一种工艺也可以提高薄膜硅太阳能电池的效率,就是改变表面结构,引入超快脉冲激光辐照(ultrafast pulsed laser irradiation)。新加坡制造技术研究所(Singapore Institute of Manufacturing Technology)的研究人员表明,这种辐照形成一种纳米尖峰模式(nanospike pattern),在硅表面减少反射光。这样,更多的光线就会被吸收。

新工艺创造了纳米结构的表面,大大提高了太阳能电池的效率。因为降低了制造成本,未来太阳能电池的投资兴趣会显著增加。

本文为麻省理工《科技创业》原创文章,未经书面许可,严禁转载使用。

责任编辑:solar_robot

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