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中频太阳能电池潜力或超出了震荡-奎塞尔极限的限值

2020-11-05 18:44
微锂电
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导读:西班牙的研究人员分析了开发中频太阳能电池(IBSC)的重要技术,IBSC是一种太阳能光伏技术,被认为超出了震荡-奎塞尔极限的限值。他们确定了目前已用于制造IB材料和IBSC原型的四项成熟技术。他们的未来目标是找到合适的材料来制造廉价且非常高效的IBSC。

储能微观:西班牙研发中频太阳能电池的最佳技术

西班牙马德里政治大学(IES-UPM)太阳能研究所的科学家研究了中频太阳能电池(IBSC)的潜力,该技术是一种太阳能光伏技术,被认为超过了震荡-奎塞尔极限(最大理论值)通过检查每个入射光子提取的电能量,可以计算出使用单个PN结的太阳能电池可能达到的效率。

研究合著者伊尼戈·拉米罗(I?igoRamiro)说:“在过去的二十年中,全球数十个小组一直在使用我们在本文所描述的四种技术方法中采用不同材料的IBSC实验装置。研究合著者安东尼奥·马蒂(Antonio Marti)补充说:“过去15年来,我们的大学一直在开发实际的IBSC原型。到目前为止,我们的目标是对基础物理进行演示,而现在,是找到合适的材料来制造廉价且非常高效的IBSC。”

根据他们的发现,发表在《光伏中的进步》中的中频太阳能电池:现在和将来对这种类型的电池的研究已达到成熟阶段,该技术在实际实施方面仍处于起步阶段。该组织解释说:“我们认为,受迄今为止探索的材料和技术数量的影响,对于IBSC研究应采取何种方法从概念验证到高效转换存在一些困惑。”

这些电池在维持高输出电压的同时提供了较大的光生电流,它们依赖于导带和价带之间的中间带,从而增加了器件的感应光电流,从而提高了效率。在这些单元中,能量不足以将电子从价带泵送到导带的光子可以使用此中间带作为垫脚石,以生成额外的电子-空穴对。

根据作者的说法,IBSCs在一个理想的配置可以提供高达63%的效率下,最大的光浓度。科学家解释道:“实际上,IBSC的极限效率与三间隙串联电池非常接近。即使在一个太阳光照下,它的效率仍比单间隙太阳能电池高出约50%。”

学者们确定了四种已被采用的成熟技术,这些技术目前已用于制造IB材料和IBSC原型。其中包括量子点(QD),具有深层杂质的本体(DLI),高度失配的合金(HMA)和有机分子(OM)。

该研究还列出了过去二十年来与IBSC技术相关的最重要的实验里程碑。该小组指出:“这种双光子光电流(TPPC)的过程于2006年首次使用InAs / GaA(铟/砷化镓)外延量子点(EQD)进行了验证。2010年在低温下运行的InAs / GaAs EQD原型中报道了电压保存的首次演示。另一个里程碑是在低温下在GaSb / GaAs EQD原型中演示了双光子光电压。”

研究人员指出,尚有两个主要的实验里程碑。他们确认:“第一个同时展示了对带隙以下光子的光电流响应和电压保持,到目前为止,据报道,在短路条件下(V = 0),带隙以下吸收;在开路(J = 0)下,电压保持得到报道。”

尽管对该电池技术的研究量不断增加,但迄今为止制造的IBSC设备尚未充分利用中频带的优势,并且仍然很难弄清楚哪种技术将在未来流行。

然而,根据科学家的说法,胶体量子点(CQDs)仍在很大程度上未被开发,它有可能克服外延量子点(EQDs)中的主要局限性。作者在论文中指出:“每种技术都有其优点和缺点,但总的来说,QD可以验证IBSC运行中预期的大多数现象。CQD是一种潜在的低成本技术,可以设想在平板PV中使用IBSC。”

两位研究人员告诉表示:“我们认为,一旦开发出高效的IBSC,科学界就会投入更多的精力来优化这些设备的性能。我们相信,一旦IBSCs被证明是非常高效和具有潜在成本效益的,根据细分市场,业界将会表现出极大的兴趣。”

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OFweek维科网签约作者

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