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新方案可提高硅太陽能電池效率
日期:2019-07-05   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_zhangwenchi 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:美國研究人員設(shè)計(jì)出一種新型硅太陽能電池方案,通過改變鈍化層材料提高硅電池能量轉(zhuǎn)化效率的上限,從而提高硅太陽能電池效率。

北京7月5日電 美國研究人員設(shè)計(jì)出一種新型硅太陽能電池方案,通過改變鈍化層材料提高硅電池能量轉(zhuǎn)化效率的上限,可從目前的約29%提升到35%。

美國麻省理工學(xué)院日前發(fā)布公報(bào)說,新電池由該校人員和美國普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)同行設(shè)計(jì),利用“單線態(tài)激子裂變”原理,加強(qiáng)對高能光子能量的利用。

在太陽能電池中,光子激發(fā)材料分子釋放電子,產(chǎn)生電流。通常一個光子只能激發(fā)出一個電子,高能光子的剩余能量會以熱量的形式散失。

此前人們發(fā)現(xiàn),在并四苯等某些有機(jī)材料里,一個分子吸收一個高能光子后,可將部分能量轉(zhuǎn)移給另一個分子,最終產(chǎn)生兩個電子,這種現(xiàn)象稱為“單線態(tài)激子裂變”。理論上,在硅電池上覆蓋一層并四苯,就能用一個高能光子獲得兩個電子,但如何讓“單線態(tài)激子裂變”產(chǎn)生的兩個電子轉(zhuǎn)移到硅材料中是一個關(guān)鍵難題。

為了保證電池效率和耐久性,硅材料必須有表面鈍化層。并四苯中產(chǎn)生的電子必須穿過鈍化層,才能到達(dá)硅材料。相對于電子轉(zhuǎn)移能力來說,目前的鈍化層都太厚了。

新方案的關(guān)鍵是用氮氧化鉿對硅材料進(jìn)行鈍化,得到的鈍化層厚度僅0.8納米(1納米等于十億分之一米),可容許更多電子通過。研究表明,并四苯每吸收一個光子,平均有1.3個電子可穿過氮氧化鉿鈍化層,轉(zhuǎn)移到硅材料里。

相關(guān)論文已發(fā)表在英國《自然》雜志上。研究人員說,新電池效率遠(yuǎn)未達(dá)到理論極限,尚需改進(jìn),但試驗(yàn)證明了其中的關(guān)鍵步驟行之有效。該方案沒有引入復(fù)雜的設(shè)計(jì),而且可能使電池總體上更薄。

原標(biāo)題:新方案可提高硅太陽能電池效率
 
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