近日獲悉，美國國家可再生能源實驗室(NREL)的科學家利用納米技術(shù)，制成了轉(zhuǎn)換效率可達18.2%的黑硅太陽能電池。這一數(shù)字相當具有競爭力，有關(guān)技術(shù)突破也向降低太陽能使用成本邁進了一大步。相關(guān)研究論文發(fā)表在近期的《自然·納米技術(shù)》雜志在線版上。
通常情況下，制造太陽能電池需要涂覆額外的抗反射涂層以降低能源流失，但這將顯著提高成本。針對這一問題，NREL量身定做了一種納米結(jié)構(gòu)的表面，可確保太陽能電池能夠有效地收集生成的電力。研究人員在硅晶片上制成了銀納米島，并將其短暫地浸入液體之中，使每平方英寸的硅晶片表面上形成數(shù)十億納米尺寸的小孔。這些小孔比擊中它們的光波還要小，因此太陽光無法識別出表面密度的突然變化，因而能夠減少不必要的陽光反射，也能節(jié)約相應(yīng)的成本。同時，科學家還能通過控制納米結(jié)構(gòu)的載流子復合和表面的化學組成等，實現(xiàn)創(chuàng)紀錄的黑硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率。
科研人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，表面積增加中涉及的俄歇復合過程將限制大多數(shù)納米結(jié)構(gòu)太陽能電池中的光子聚集，而這種情況一般發(fā)生在電池內(nèi)含有過多的摻雜物時。因此他們試圖通過降低納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的摻雜物濃度來抑制這一過程的發(fā)生，從而構(gòu)建出轉(zhuǎn)化效率可達18.2%的黑硅太陽能電池。其幾乎可對整個太陽能光譜作出理想的響應(yīng)。
研究人員表示，這項工作無論對于傳統(tǒng)太陽能電池還是基于納米線或納米微粒的新興太陽能電池都具有巨大影響，因為其首次證明了借助納米結(jié)構(gòu)的半導體也能制成性能良好的太陽能電池。下一步他們還將致力將這一成果轉(zhuǎn)化到工業(yè)實踐之中，并力圖使電池的轉(zhuǎn)化效率超過20%，之后再在更輕薄的太陽能電池上進行相關(guān)納米技術(shù)的拓展應(yīng)用。
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