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新型硅纳米颗粒提升太阳能电池性能

2007-09-04 10:03
华静一
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科学家一直致力于寻找更好的材料和方法来制造高性能的太阳能电池。美国科学家的一项最新研究发现,在硅太阳能电池表面生成一层硅纳米颗粒薄膜能够提升它的能量转化能力,并且减少电池自身的发热量,延长使用寿命。相关论文将发表在《应用物理快报》(Applied  Physics Letters)上。
                         
该项研究由美国伊利诺伊大学的物理学家Munir Nayfeh领导,主要针对的是吸收转化紫外光。对传统太阳能电池而言,紫外光线要么直接被渗漏出去,要么被硅器件吸收,但转化成的却是热能而并非电能,这有可能影响使用寿命。在2004年发表于《光子技术快报》(Photonics  Technology   Letters)的一项研究中,Nayfeh证实,紫外光线能够与尺度合适的纳米颗粒有效地结合,产生电能。     
                       
为了达到实际应用的效果,Nayfeh和同事进行了新的研究。他们首先利用自身开发的一项专利技术,将体积较大的硅转制成离散的纳米级颗粒,它们会发出不同颜色的荧光。而后,研究人员将这些颗粒分散在异丙基酒精中,并抹在太阳能电池的表面。当酒精蒸发后,电池表面就会最终形成一层紧密的纳米颗粒薄膜。
  
研究人员发现,如果太阳能电池表面覆盖的是厚度为1纳米的蓝色荧光纳米粒子薄膜,整个电池将能够多转化60%的紫外光线,不过可见光的转化率提升不到3%。但如果电池表面覆盖的是厚度为2.85纳米的红色荧光粒子薄膜,那么紫外光线的转化率可增加67%,而可见光的提升也能达到10%。

Nayfeh认为,太阳能电池性能的这种改进应更多地归因于电池电压的提高而不是电流。他说,“我们的研究结论表明了薄膜内电荷传输和纳米粒子界面修正的重要性。”
 
Nayfeh表示,新的涂层工艺很容易并入目前太阳能电池的制造过程,而成本并不会有额外的增加。
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