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貼上一層“薄膜”就可吸收所有可見光 硅光伏電池效率進(jìn)一步提高
2022年07月21日 10:04:00
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：4943
近日，紐約大學(xué)工學(xué)院的研究人員研制出了一種薄膜，可以將太陽光中的紫外線和藍(lán)色光轉(zhuǎn)化為近紅外光。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】在光伏產(chǎn)業(yè)鏈眾多環(huán)節(jié)中，電池環(huán)節(jié)是技術(shù)進(jìn)步的核心，電池技術(shù)路線決定了光伏產(chǎn)品的效率極限。太陽能光伏電池能夠?qū)⑻柕墓饽苤苯愚D(zhuǎn)化為電能，具有顯著的能源、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，是最優(yōu)質(zhì)的綠色能源之一。其中，半導(dǎo)體材料的選擇是決定光伏電池效率的主要因素。
硅太陽能電池是指以硅為基體材料的太陽能電池，雖然硅太陽能電池的歷史能夠追溯到50多年前硅雙極性器件出現(xiàn)的時期，但是實(shí)驗(yàn)室電池的性能和電池理論在最近十年才取得巨大進(jìn)步。硅太陽能電池的應(yīng)用前景目前，硅基電池已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、通信、軍事、航火等領(lǐng)域，還包括家用電器以及公用設(shè)施。
盡管它擅長吸收可見光光譜的紅色端，但卻幾乎忽略了紫外線和藍(lán)光等短波光線。因此，科學(xué)家們一直在試驗(yàn)不同的太陽能電池設(shè)計、材料和溶劑，以利用更多的光譜，但到目前為止，很難取得有意義的進(jìn)展。
近日，紐約大學(xué)工學(xué)院的研究人員研制出了一種薄膜，可以將太陽光中的紫外線和藍(lán)色光轉(zhuǎn)化為近紅外光。該薄膜由一種無機(jī)鈣鈦礦材料摻雜少量鐿組成，鈣鈦礦善于吸收藍(lán)光并將能量轉(zhuǎn)移到鐿上，鐿以近紅外光的形式轉(zhuǎn)發(fā)，接著，這些紅色光線就可以被硅太陽能電池接收。
這種薄膜可以用來提高現(xiàn)有硅太陽能電池的效率，從本質(zhì)上說，它可以收集原本會被浪費(fèi)的能量。在測試中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種薄膜可以以82.5%的效率將藍(lán)光光子轉(zhuǎn)化為紅光。在后續(xù)的改進(jìn)中，研究人員通過改變生產(chǎn)過程的溫度將這一數(shù)字提高到了95%，并稱可能還有上升的空間、甚至接近100%。并且該薄膜并不會阻擋原來可以被輕易吸收的其他波長的光。
這項(xiàng)研究成果已于近期發(fā)表在《材料視野》雜志上。
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