蝶翼結(jié)構(gòu)有效提升薄膜太陽能電池吸光率
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2018-05-11
核心提示：
日前，一項(xiàng)由德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的Hendrikholscher博士主導(dǎo)的研究將蝴蝶翅膀上的納米孔狀結(jié)構(gòu)應(yīng)用于薄膜太陽能電池，成功將其吸光率提升至原先的200%。
日前，一項(xiàng)由德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的Hendrikholscher博士主導(dǎo)的研究將蝴蝶翅膀上的納米孔狀結(jié)構(gòu)應(yīng)用于薄膜太陽能電池，成功將其吸光率提升至原先的200%。
該團(tuán)隊(duì)研究的蝴蝶叫紅珠鳳蝶，其翅膀呈暗黑色，能夠完美吸收陽光。根據(jù)發(fā)表在ScienceAdvances上的論文，研究人員首先通過掃描電子顯微鏡確定了蝴蝶翅膀上納米孔的直徑和排列方式，然后用計(jì)算機(jī)模擬分析了各種孔型的吸光率。研究發(fā)現(xiàn)，在不同波長(zhǎng)、不同角度的入射光下，與周期性排列的單納米孔相比，紅珠鳳蝶的不規(guī)則孔具有更為穩(wěn)定的吸光率。
因此，研究人員模仿蝴蝶翅膀上的這種結(jié)構(gòu)，在薄膜太陽能電池的硅吸收層引入了直徑從133納米到343納米不等的不規(guī)則定位孔。隨后對(duì)其吸光率進(jìn)行了分析：與光滑表面相比，電池對(duì)垂直入射光的吸收率提高了97%，并持續(xù)上升；當(dāng)入射角為50°時(shí)，吸光率更是達(dá)到了207%。
盡管研究結(jié)果非常理想，但該學(xué)院微觀結(jié)構(gòu)技術(shù)研究所的GuillaumeGomard表示：“考慮到其他因素的影響，200%是理論上能夠提高的效率極限值，實(shí)際上太陽能光伏系統(tǒng)的效率并不能提升那么多。”另外，研究人員認(rèn)為該研究具有一定的推廣價(jià)值，雖然他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中使用的是氫化非晶硅薄膜，但這種納米結(jié)構(gòu)對(duì)任何類型的薄膜太陽能光伏技術(shù)都有改善作用，并可用于工業(yè)生產(chǎn)。