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      透明納米層帶來轉化效率超過26%的硅太陽能電池

      如今沒有比太陽更便宜的發電方式了。目前,在陽光充足的地方正在建造發電廠,每千瓦時的太陽能電力供應價格將低于兩美分。市場上以晶體硅為基礎的太陽能電池使之成為可能,其效率高達23%。因此,它們在全球市場占有率約為95%。如果效率更高,超過26%,成本還可以進一步下降。

      來自于利希研究中心的光伏研究人員領導的一個國際工作組現在計劃通過一種用于太陽能電池前端的納米結構透明材料和復雜的設計來實現這一目標??茖W家們在著名科學雜志《自然能源》上報告了他們多年研究的成功。在過去的幾十年里,硅太陽能電池一直在穩步改進,已經達到了很高的發展水平。然而,在吸收太陽光和光伏發電后,電荷載流子仍會發生重組的干擾效應。在這個過程中,已經產生的負電荷載流子和正電荷載流子在被用于太陽能電力的流動之前就會相互結合和抵消。這種效應可以通過具有特殊性能的特殊材料鈍化來抵消。在隨機金字塔結構的硅片上,具有透明額層(TPC,Transparent Passivating Contact)的新型太陽能電池的層序?;疑珔^域對應的是n-摻雜的晶體硅片,淺藍色層是濕化學生長的二氧化硅,紅色層對應的是鈍化碳化硅,其次是橙色的導電碳化硅。綠色的最后一層對應的是氧化銦錫(ITO)。

      這種納米結構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有減少并表現出高導電性。到目前為止,還沒有其他方法能將這三種性能,即鈍化、透明、導電性-結合起來。Jülich TPC太陽能電池的第一個原型在實驗室中取得了23.99%的高效率。這一數值也得到了哈梅林太陽能研究所(ISFH)獨立的CalTeC實驗室的確認。這意味著,尤利希TPC太陽能電池的排名仍略低于迄今為止實驗室制造的最佳晶體硅電池。但同時進行的模擬實驗表明,利用TPC技術,效率超過26%是可能的。

      另外,這種設計在制造中只采用了可以比較快地集成到系列化生產中的工藝。通過這種策略,尤里希的科學家們為他們從實驗室發展到工業化太陽能電池生產的大規模鋪平了道路,而不需要付出太多努力。生產TPC太陽能電池的各層需要幾個工藝步驟。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用。最后,一層透明的氧化銦錫緊隨其后。研究人員在過程中使用了濕化學工藝、化學氣相沉積(CVD)和濺射工藝。

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