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光伏与光合作用打造新太阳能领域

2021-01-15 15:55
微锂电
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导读:德国科学家已经制造出一种增强型非晶锗光伏电池,它能将光限制在一个超薄的吸收器中。它有可能将光伏与光合作用结合起来,应用于生物反应器、温室和农田等新的太阳能领域。

德国研制增强型非晶锗光伏电池  光伏与光合作用打造新太阳能领域

德国航空航天中心(DLR)的研究人员开发了一种基于超薄n-i-p吸收层堆叠和薄膜光谱选择性过滤器的选择性太阳能电池。他们声称它可以用来生产光谱选择性光伏组件,并有可能应用于农业光伏、温室和光生物反应器。

他们在“Spectral engineering of ultra-thin germanium solar cells for combination photovoltaic and photosynthesis”一文中介绍了他们的研究成果,该文章最近发表在《Optics Express》上。该器件是一种增强型非晶锗(a-Ge:H)太阳能电池,可以将光限制在超薄吸收器中。

学者们说:“由于a-Ge:H具有很强的光学约束和高吸收系数,吸收器的厚度可以减少到5至10纳米,同时仍然可以达到5%的不透明太阳能电池的效率。我们选择非晶锗而不是非晶硅作为吸收剂材料,是因为它对500纳米以上的波长具有更高的吸收系数。”

该小组表示该技术仅依靠等离子体增强气相沉积和磁控溅射,这些都是成熟的、经过工业验证的薄膜沉积方法。

研究员Norbert Osterthun说:“目前我们准备了一个项目,其中光谱选择性太阳能电池将被放大到小型模块尺寸。然后,这些模块将在阿尔梅里亚和奥尔登堡的温室环境中进行测试,代表了欧洲两个非常相关的温室栽培地区的条件。”

光谱选择性细胞使用了所谓的 "绿色间隙 "和光谱中的红外线(IR)部分,这些部分不被植物用于光合作用。

Osterthun补充道:“我们的细胞只吸收太阳光中的绿光和红外光谱部分,同时透射叶绿素在光合作用过程中吸收的蓝光和红光。”

研究小组用透明的导电金属-氧化物-金属氧化物(MOMO)多层构建了该细胞。

据称该电池的功率转换效率为1.6%和2.3%,蓝色透射率在16%和4%之间,红色透射率在48%和34%之间。

学者们说:“在MOMO反射器中研究了三种不同的银层厚度,通过调整银层厚度,可以改变用于照亮藻类或植物和用于产生光电流的光之间的比例。该太阳能电池显示出巨大的潜力,可以将光伏与光合作用相结合,达到太阳能电池在生物反应器、温室或农田上的新应用。”

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