《電子技術(shù)應(yīng)用》
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蜂窩設(shè)計提高薄膜太陽能電池效率
摘要: 蜂窩納米結(jié)構(gòu)的基板包括氧化鋅陣列的納米柱,或者采用蜂窩陣列的微孔或納米孔,蝕刻進(jìn)透明導(dǎo)電的氧化層,進(jìn)行太陽能電池的沉積。
Abstract:
Key words :

  有一個大膽的新設(shè)計,用于薄膜太陽能電池,大大減少所需要是硅,而且可提高效率,這個新設(shè)計產(chǎn)生于行業(yè)和學(xué)術(shù)的合作,合作者是瑞士歐瑞康太陽能公司(Oerlikon Solar)與捷克共和國(Czech Republic)科學(xué)院物理研究所的光伏組。

  有一個長期的選擇,就是低成本,高產(chǎn)量的太陽能電池板工業(yè)生產(chǎn),采用豐富的原料,這可見于非晶硅太陽能電池(amorphous silicon solar cells)和微晶硅串聯(lián)電池(microcrystalline silicon tandem cells),又稱非微晶疊層(Micromorph),收回能源投資只需一年。

  然而,這些電池有一個缺點,就是穩(wěn)定的電池板效率較低,低于目前占主導(dǎo)地位的晶體晶圓為基礎(chǔ)的硅效率,說明米蘭•萬耐希克(Milan Vanecek),他負(fù)責(zé)布拉格物理研究所的光電組。

  “為了使非晶硅和微晶硅電池更穩(wěn)定,它們就需要非常薄,因為有緊密的間距位于電觸點(electrical contact)之間,由此產(chǎn)生的光吸收是不夠的,”他說。“他們基本上是平面器件。非晶硅厚度有200至300納米,而微晶硅厚度超過1微米。”

  這個小組的新的設(shè)計集中于光學(xué)密集電池(optically thick cells),有很強(qiáng)的吸光力,而電極之間的間距仍然非常緊密。他們描述了這種設(shè)計,發(fā)表在美國物理研究所的雜志《應(yīng)用物理通訊》(Applied Physics Letters)上。

  “我們的新的太陽能電池三維設(shè)計依賴成熟、強(qiáng)大的吸光器沉積技術(shù)(absorber deposition technology),屬于等離子增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition),這一技術(shù)已經(jīng)用于非晶硅為基礎(chǔ)的電子器件,是為液晶顯示器生產(chǎn)的。我們只是增加了一種新的納米結(jié)構(gòu)基板,以沉積太陽能電池,”萬耐希克說。

  這種納米結(jié)構(gòu)的基板包括一個陣列的氧化鋅(ZnO:zinc oxide)納米柱,或者也可以采用“瑞士奶酪”蜂窩陣列的微孔或納米孔,蝕刻進(jìn)透明導(dǎo)電的氧化層(氧化鋅)。

  “這后一種方法證明是成功的,可用于太陽能電池沉積,”萬耐希克闡述。“潛在地說,這些效率預(yù)計范圍相當(dāng)于當(dāng)前的多晶硅太陽能電池(multicrystalline wafer solar cells),這種電池主導(dǎo)太陽能電池的工業(yè)生產(chǎn)。而顯著降低成本的是非微晶疊層電池板,它具有同樣的電池板效率,等同于多晶硅電池板(multicrystalline silicon panels),就是12%到16%,可以提高它們的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。”

  下一步是進(jìn)一步優(yōu)化,繼續(xù)提高效率。

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