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新纪录:新型太阳能电池转换效率近30%

2021-11-30 10:34
陈述根本
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文|陈根

随着光伏产业的蓬勃发展,太阳能电池性能要求不断提高,高转化效率、低成本、小体积的太阳能电池成为趋势。当前,太阳能电池以晶体硅电池为主,晶体硅电池性能经过不断提升,现阶段基本已达到顶峰。为进一步满足光伏产业发展需求,新型太阳能电池研发需求迫切。

自2008年以来,“金属卤化物过氧化物”这一材料类别逐步成为研究重点。这些半导体化合物能很好地将太阳光转化为电能,尤其是,它们可以与硅太阳能电池结合成串联太阳能电池,从而更加有效地利用太阳光。

此前,研究人员创造出一种效率超过25%的过氧化物基太阳能电池,效率与硅基太阳能电池相当。但是,这些新的太阳能不仅体积大,且其寿命最多只有几千小时,在这之后,电池的效率会开始下降。

陈根:新纪录:新型太阳能电池转换效率近30%

近日,亥姆霍兹-柏林联邦材料与能源研究所(HZB)的研究人员开发出一种过氧化物硅串联太阳能电池,效率提高到了29.80%。该值现已被正式认证,并被记录在NREL图表中。

在这项新工作中,研究人员对不同界面的纳米结构如何影响串联太阳能电池的性能进行了探索。他们用计算机模拟了有和没有纳米结构的不同几何形状的过氧化物和硅子电池的光电流密度。

结果发现,即使是一侧的纳米纹理也能改善光的吸收,与平坦的参照物相比,能够实现更高的光电流。此外,纳米纹理还让串联太阳能电池的电子质量略有改善,并使过氧化物层的成膜效果更好。

陈根:新纪录:新型太阳能电池转换效率近30%

基于该发现,研究人员在硅异质电池的底部进行了光学改进,增加了一个纳米纹理的正面和一个电介质的背面反射器。实验结果表明,通过对两侧的吸收层进行纳米结构化,效率拿下了29.80%的世界纪录。

目前,HZB的新记录已由德国Fraunhofer ISE正式认证,该组织表示,现在对于太阳能电池的转换效率目标为30%。未来,该技术或可助力于光伏产业的进一步发展。

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