蚀刻图案能大幅降低太阳能电池硅用量

蚀刻图案能大幅降低太阳能电池硅用量

更新时间:2012-07-08 17:18点击数:文字大小:

高纯度的硅占据了传统太阳能电池阵列总本钱的40%,因此研究人员持久以来一直在寻找可最大化太阳能电池输出功率,同时降低硅用量的途径。此刻,麻省理工学院(MIT)的研究团队找到了一种可降低硅厚度的新途径,可在保持电池高效的根本上,最高变薄90%,从而降低薄膜太阳能电池的制造本钱。相关研究陈诉颁发在近期出书的《纳米快报》杂志上。 西大人在线

该校机械工程系的研究人员称,这一途径的奥秘在于蚀刻在硅外貌的微型倒金字塔案。他们使用了两束重叠的激光束,以便在沉积于硅之上的光刻胶的外貌生成出格的微小刻痕。经过几其中间步调后,氢氧化钾可溶解未被光刻胶笼罩的外貌部门,从而在质料外貌发生但愿得到的金字塔案。这些微小的刻痕,每个都不敷百万分之一米,却能够像厚度为自身30倍的固体硅外貌一样有效地捕捉光泽。这种可有效提升薄膜太阳能电池效能的新要领有望感化于任意的硅基电池。 西大人在线

科学家暗示,如果能够大幅降低太阳能电池中硅的用量,就能显著降低电池的出产本钱。但问题是,当电池被打造得很薄时,其吸收阳光的能力将随之降低。不外,新要领却能克服这一问题。被研究小组称为“倒转纳米金字塔”的外貌刻痕,能大大增加光的吸收量,而外貌面积只会增加70%,从而限制了外貌复合现象的产生。外貌复合是指半导体少数载流子在外貌消失的现象。半导体外貌具有很强的复合少数载流子的感化,同时也使得半导体外貌对外界的因素很敏感,这也是造成半导体器件性能受到外貌影响很大的底子原因。

基于新要领得到的10微米厚晶体硅能够到达和30倍厚的传统硅片近似的光吸收量。这不只能够减少太阳能电池中昂贵的高纯度硅用量,还能减轻电池的重量,并因此节约所需的电池用料,有效降低薄膜太阳能电池的质料本钱和安装本钱。别的,新技术所使用的设备和质料也是现有硅芯片处理惩罚尺度零件,因此无需更新制造设备,从而使制造的难度大幅降低,越发便于实施和操纵。

迄今为止,研究团队只进行了制造新型太阳能电池的第一步,即基于硅片出产了具有图案的外貌,并借助俘获的光泽证实了它的效能提升,下一步则需要增加组件以出产真实的光伏电池,并证明它的能效可与传统太阳能电池相媲美。现今最佳的商用硅基太阳能电池的转化效率为24%,而科学家期望新途径能够实现约为20%的能量转换效率,但这仍需进一步的尝试进行检验。如果一切顺利,新系统可在不远的未来实现商用化,制造出更经济的薄膜太阳能电池,而超薄的设计也将使其应用范畴越发遍及。(张巍巍)


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