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纳米锥有望降低硅太阳能电池成本 性能接近极限

发布时间:2012年06月07日 12:14 | 进入复兴论坛 | 来源:科技日报网络版 | 手机看视频


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  对于硅光伏产业,要制造出经济可行的太阳能电池,需要将目前模块每瓦特1美元的成本下降一半,而这些成本大多来自硅材料和经常使用的昂贵制造工艺。美国斯坦福大学的一个科学家团队最新研发出一种由硅纳米锥和有机导电聚合物覆盖的混合型太阳能电池,不仅可以在这两个方面削减成本,同时还表现了出色的性能。该研究成果发表在最新一期《纳米快报》上。

  研究人员介绍,混合太阳能电池使用纳米材质有两个好处:提高光的吸收,减少使用所需硅材料的数量。太阳能电池的纳米纹理涉及纳米线、纳米穹罩(圆顶)和其他结构。研究发现,纳米锥体结构提供了一个增强光吸收最佳形状的纵横比(纳米锥的高度/直径),因为它能够同时对短波光的抗反射和长波长的光散射都发挥作用。

  在以往使用纳米材质的设计中,结构之间的空间通常太小以致无法填充聚合物。而新太阳能电池中,纳米锥的形状结构允许聚合物涂在开放的空间,减少了其他材料的需求。通过用一个简单的低温方法即可形成这种纳米锥体/聚合物混合结构,也降低了工艺成本。

  在对新型太阳能电池进行测试并作出一些改进之后,研究人员发现,生产的器件效率达到11.1%,这是在混合硅/有机太阳能电池中的最高数值。此外,短路电流的密度表明,这种太阳能电池产生最大的电流仅稍低于单晶硅太阳能电池的世界纪录,非常接近理论极限。

  研究人员预测,由于混合硅纳米锥聚合物太阳能电池良好的性能和更简单的生产工艺,未来有一天其可能会被视为经济上可行的光伏器件。(记者华凌)

  总编辑圈点

  风能发电的5—8倍,传统煤电的15—18倍,让人望而却步的高成本严重制约了晶体硅太阳能发电的应用。尽管技术进步和市场扩大使其成本不断下降,但由于材料和工艺的限制,晶体硅太阳能电池进一步降低成本的空间似乎相当有限。因此,日渐兴起的薄膜太阳能电池益发在竞争中占了上风。而文中提到的新技术,不仅减少了硅材料的使用量,还降低了工艺成本,让人们看到晶体硅太阳能电池似乎有了“枯木逢春”的迹象。

  (编辑 张颖)

  作者:华凌

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