硅太陽能電池效率上限有望升至35%
光伏產業網訊
發布日期：2019-07-09
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硅太陽能電池效率上限有望升至35%。
美國研究人員設計出一種新型硅太陽能電池方案，通過改變鈍化層材料提高硅電池能量轉化效率的上限，可從目前的約29%提升到35%。
美國麻省理工學院日前發布公報說，新電池由該校人員和美國普林斯頓大學等機構同行設計，利用“單線態激子裂變”原理，加強對高能光子能量的利用。
在太陽能電池中，光子激發材料分子釋放電子，產生電流。通常一個光子只能激發出一個電子，高能光子的剩余能量會以熱量的形式散失。
此前人們發現，在并四苯等某些有機材料里，一個分子吸收一個高能光子后，可將部分能量轉移給另一個分子，最終產生兩個電子，這種現象稱為“單線態激子裂變”。
理論上，在硅電池上覆蓋一層并四苯，就能用一個高能光子獲得兩個電子，但如何讓“單線態激子裂變”產生的兩個電子轉移到硅材料中是一個關鍵難題。
為了保證電池效率和耐久性，硅材料必須有表面鈍化層。并四苯中產生的電子必須穿過鈍化層，才能到達硅材料。相對于電子轉移能力來說，目前的鈍化層都太厚了。
新方案的關鍵是用氮氧化鉿對硅材料進行鈍化，得到的鈍化層厚度僅0.8納米(1納米等于十億分之一米)，可容許更多電子通過。
研究表明，并四苯每吸收一個光子，平均有1.3個電子可穿過氮氧化鉿鈍化層，轉移到硅材料里。
相關論文已發表在英國《自然》雜志上。研究人員說，新電池效率遠未達到理論極限，尚需改進，但試驗證明了其中的關鍵步驟行之有效。
該方案沒有引入復雜的設計，而且可能使電池總體上更薄。