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等离子体太阳能电池创世界纪录

发表于:2012-02-16 00:00:00     来源:斯威本理工大学 有一篇论文发表于2012年2月2日的《纳米快

索比光伏网讯:纳米粒子有凹凸不平的表面,散射光线会更多地进入广谱波长范围,这会进一步增强光线的吸收,从而提高太阳能电池的整体效率。

这是太阳能产业的一个好消息,有一个研究小组,成员来自澳大利亚斯威本理工大学(Swinburne University of Technology)和尚德电力控股公司(Suntech Power Holdings),他们开发出世界上最高效的广谱纳米等离子体太阳能电池。


散射广谱:黄金和银纳米粒子会聚集成核,形成凹凸不平的表面,这样,散射光线会更多地进入广谱波长范围,带来更大的光线吸收,从而提高太阳能电池的整体效率。
来源:斯威本理工大学
 有一篇论文发表于2012年2月2日的《纳米快报》(Nano Letters),题为《广谱增强薄膜非晶硅太阳能电池采用成核银纳米粒子》(Broadband Enhancement in Thin-Film Amorphous Silicon Solar Cells Enabled by Nucleated Silver Nanoparticles),研究人员介绍,他们如何制造薄膜太阳能电池,使绝对效率达到8.1%。

这项研究的进行,借助于维多利亚-尚德先进太阳能设施(VSASF:Victoria-Suntech Advanced Solar Facility),就在斯威本(Swinburne)。这一小组的研究,显着提高了薄膜太阳能技术的效率。

斯威本理工大学教授顾敏(Min Gu)是维多利亚-尚德先进太阳能设施中心主任,他说,薄膜电池激发了极大的研究兴趣,因为很便宜,可以替代笨重的晶硅电池。然而,大大降低厚度的硅层,使它们更难吸收阳光。

“光捕捉技术是最重要的,可以提高薄膜太阳能电池的性能,使它们可与硅电池竞争,”顾敏教授说。“有一个主要的应用潜力,就是这项技术可以覆盖传统的玻璃,使建筑物与摩天大楼供电完全采用阳光。”

维多利亚-尚德先进太阳能设施中心的研究小组一直在提高薄膜电池的效率,他们把黄金和银纳米粒子嵌入电池。这就可以扩大波长范围,吸收阳光,更好地把光子转换成电子。

他们最有效的电池中,研究人员又迈进了一步,采用了所说的成核或“凸凹不平”的纳米粒子。

斯威本理工大学高级研究员贾宝华(Baohua Jia)博士说:“广谱等离子体效应是这个小组令人振奋的发现。它确实是一项合作成果,就是斯威本理工大学和尚德之间的合作,是过去12个月完成的。”

贾宝华博士认为,这项新技术会极大地影响太阳能产业。“我们发现,纳米粒子有凹凸不平的表面,散射光线会更多地进入广谱波长范围。这会带来更大的吸收,从而提高电池的整体效率。

顾敏教授称赞,这么快的时间进度,研究小组就能够取得8.1%的总体效率,但是,他认为仍然有相当大的空间,可以改进电池,转变方式,进行世界能源开发。

“我们进入了迅速发展的轨道,进行我们的研究和开发。按照我们目前的进展速度,我们预计,实现10%的效率,要到2012年年中,”他说。“我们有望实现维多利亚-尚德先进太阳能设施中心的目标,开发的太阳能电池要有两倍的效率,运行只需一半成本,这是对比那些现有的电池。”

顾敏教授说,另一个好处是,采用他们研究小组的方法,纳米集成价格低廉,而且易于升级,因此很容易转移到生产线。

“我们从一开始就一直在使用尚德太阳能电池,所以,应该非常简单就可以集成这些技术,进行大规模生产。我们希望,这些电池到2017年可以进入市场。”

尚德电力CEO施正荣博士说:“我们的小组取得了令人印象深刻的里程碑,这一世界纪录就是最有效的广谱纳米等离子体薄膜太阳能电池。这是重要的一步,表明有望用纳米技术带来下一代太阳能电池。”

他们的论文《广谱增强薄膜非晶硅太阳能电池采用成核银纳米粒子》发表于2012年2月2日的《纳米快报》,文章说,最近,等离子体效应引发了巨大的兴趣,进行太阳能电池的研究,因为它们被认为可以显著提高薄膜太阳能电池的效率。然而,尽管加紧努力,但是,所需的广谱提升是个关键,可以真正带来设备性能改善,现在尚未实现,采用的是简单加工和集成方法,这是太阳能产业所看好的。

“在本文中,我们提出一种新颖的想法,就是使用成核银纳米微粒,有效地散射光线,进入广谱波长范围,实现明显的吸收增强,就是增强硅吸收层。因为不需要临界模式,所以,在实验中,这些量身定制的纳米粒子的取得,只需要简单、低成本和可升级的湿化学合成方法(wet chemical synthesis method),而集成要向着背接触层的非晶硅薄膜太阳能电池。”

这种太阳能电池集成了200纳米的成核银纳米粒子,具有10%的覆盖密度,清楚地显示出广谱吸收增强,以及显著的优越性能,包括14.3%增幅的短路光电流密度,以及23%增幅的能量转换效率,与之相比,随机纹理结构的对照电池没有纳米粒子。测量等离子体太阳能电池,最高效率达到8.1%。这一显著提升,主要归因于广谱光线散射,因为集成了量身定制的成核银纳米粒子。

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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