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轉(zhuǎn)化效率超過(guò)26%的硅太陽(yáng)能電池

小知識(shí)金字塔發(fā)電廠研究載流子導(dǎo)電性碳化硅市場(chǎng)占有率實(shí)驗(yàn)室科普太陽(yáng)能電力


轉(zhuǎn)化效率超過(guò)26%的硅太陽(yáng)能電池



如今沒(méi)有比太陽(yáng)更便宜的發(fā)電方式了 。 目前 ， 在陽(yáng)光充足的地方正在建造發(fā)電廠 ， 每千瓦時(shí)的太陽(yáng)能電力供應(yīng)價(jià)格將低于兩美分 。 市場(chǎng)上以晶體硅為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池使之成為可能 ， 其效率高達(dá)23% 。 因此 ， 它們?cè)谌蚴袌?chǎng)占有率約為95% 。 如果效率更高 ， 超過(guò)26% ， 成本還可以進(jìn)一步下降 。
【轉(zhuǎn)化效率超過(guò)26%的硅太陽(yáng)能電池】來(lái)自于利希研究中心的光伏研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際工作組現(xiàn)在計(jì)劃通過(guò)一種用于太陽(yáng)能電池前端的納米結(jié)構(gòu)透明材料和復(fù)雜的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo) 。 科學(xué)家們?cè)谥茖W(xué)雜志《自然能源》上報(bào)告了他們多年研究的成功 。
在過(guò)去的幾十年里 ， 硅太陽(yáng)能電池一直在穩(wěn)步改進(jìn) ， 已經(jīng)達(dá)到了很高的發(fā)展水平 。 然而 ， 在吸收太陽(yáng)光和光伏發(fā)電后 ， 電荷載流子仍會(huì)發(fā)生重組的干擾效應(yīng) 。 在這個(gè)過(guò)程中 ， 已經(jīng)產(chǎn)生的負(fù)電荷載流子和正電荷載流子在被用于太陽(yáng)能電力的流動(dòng)之前就會(huì)相互結(jié)合和抵消 。 這種效應(yīng)可以通過(guò)具有特殊性能的特殊材料鈍化來(lái)抵消 。
在隨機(jī)金字塔結(jié)構(gòu)的硅片上 ， 具有透明額層（TPC ， Transparent Passivating Contact）的新型太陽(yáng)能電池的層序 。 灰色區(qū)域?qū)?yīng)的是n-摻雜的晶體硅片 ， 淺藍(lán)色層是濕化學(xué)生長(zhǎng)的二氧化硅 ， 紅色層對(duì)應(yīng)的是鈍化碳化硅 ， 其次是橙色的導(dǎo)電碳化硅 。 綠色的最后一層對(duì)應(yīng)的是氧化銦錫（ITO） 。
這種納米結(jié)構(gòu)層恰恰提供了這種所需的鈍化 ， 此外 ， 超薄層是透明的 ， 因此光的入射率幾乎沒(méi)有減少并表現(xiàn)出高導(dǎo)電性 。 到目前為止 ， 還沒(méi)有其他方法能將這三種性能 ， 即鈍化、透明、導(dǎo)電性-結(jié)合起來(lái) 。 Jülich TPC太陽(yáng)能電池的第一個(gè)原型在實(shí)驗(yàn)室中取得了23.99%的高效率 。 這一數(shù)值也得到了哈梅林太陽(yáng)能研究所（ISFH）獨(dú)立的CalTeC實(shí)驗(yàn)室的確認(rèn) 。 這意味著 ， 尤利希TPC太陽(yáng)能電池的排名仍略低于迄今為止實(shí)驗(yàn)室制造的最佳晶體硅電池 。 但同時(shí)進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)表明 ， 利用TPC技術(shù) ， 效率超過(guò)26%是可能的 。
另外 ， 這種設(shè)計(jì)在制造中只采用了可以比較快地集成到系列化生產(chǎn)中的工藝 。 通過(guò)這種策略 ， 尤里希的科學(xué)家們?yōu)樗麄儚膶?shí)驗(yàn)室發(fā)展到工業(yè)化太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的大規(guī)模鋪平了道路 ， 而不需要付出太多努力 。 生產(chǎn)TPC太陽(yáng)能電池的各層需要幾個(gè)工藝步驟 。 在一層薄薄的二氧化硅上 ， 研究人員沉積了雙層微小的金字塔形納米碳化硅晶體 ， 在兩種不同的溫度下應(yīng)用 。 最后 ， 一層透明的氧化銦錫緊隨其后 。 研究人員在過(guò)程中使用了濕化學(xué)工藝、化學(xué)氣相沉積（CVD）和濺射工藝 。

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