改善光管理創(chuàng)造鈣鈦礦硅系列太陽(yáng)能電池新紀(jì)錄

由硅和金屬鹵化物鈣鈦礦化合物制成的系列太陽(yáng)能電池可以將大部分太陽(yáng)光譜轉(zhuǎn)換成電能。然而，部分光被反射，因此由于能量轉(zhuǎn)換而損失。使用納米結(jié)構(gòu)可以顯著減少反射，并確保太陽(yáng)能電池捕獲更多的光。例如，金字塔微觀(guān)特征可以蝕刻到硅中。然而，這些特性導(dǎo)致硅表面微粗糙，使其不再適合作為沉積活性薄鈣鈦礦層的襯底。這是因?yàn)殁}鈦礦通常通過(guò)溶液處理沉積在拋光的晶片上，形成極薄的薄膜，比金字塔特征薄得多。

效率從23.4%提高到25.5%

由HZB物理學(xué)家史蒂夫阿爾布雷特領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組研究了另一種光管理方法，即使用串聯(lián)太陽(yáng)能。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)生產(chǎn)出一種背面蝕刻有硅層的有效鈣鈦礦/硅系列器件。鈣鈦礦層可以通過(guò)旋涂施加到硅的光滑正面。之后，該團(tuán)隊(duì)將聚合物光管理(LM)箔應(yīng)用到設(shè)備的前面。這使得能夠在平坦表面上加工高質(zhì)量的鈣鈦礦膜，同時(shí)仍然受益于正織構(gòu)。“通過(guò)這種方式，我們成功地將單個(gè)鈣鈦礦-硅異質(zhì)結(jié)系列電池的效率從23.4%提高到了25.5%，”該研究的第一作者、Albrecht團(tuán)隊(duì)的博士后研究員MarkoJo說(shuō)。

數(shù)值模型表明，概率高達(dá)32.5%

此外，jot和他的同事開(kāi)發(fā)了一個(gè)復(fù)雜的三維特征及其與光相互作用的復(fù)雜數(shù)值模型。這使得團(tuán)隊(duì)能夠計(jì)算不同界面上帶有紋理的不同設(shè)備設(shè)計(jì)如何影響效率。jot說(shuō)：“基于這些復(fù)雜的模擬和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)32.5%的效率——如果我們成功地結(jié)合高質(zhì)量的鈣鈦礦，帶隙為1.66 eV。

適用于建筑一體化光伏

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人史蒂夫阿爾布雷特補(bǔ)充說(shuō)：“根據(jù)真實(shí)的天氣數(shù)據(jù)，我們可以計(jì)算一年內(nèi)的能量輸出——針對(duì)不同的電池設(shè)計(jì)和三個(gè)不同的位置?！贝送?，模擬表明，在漫射光照射下，即不僅在正常入射光下，太陽(yáng)能電池器件正面的LM箔特別有利。因此，采用新型LM箔的系列太陽(yáng)能電池也適用于建筑一體化光伏發(fā)電(BIPV)，為大型摩天大樓的外墻開(kāi)辟了大量的新能源。

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