鉅大LARGE | 點擊量：415次 | 2021年11月13日
研究團隊推低成本實用型納米金字塔，將太陽能電池發(fā)電量提升2.5%
目前，太陽能電池采集效率低是普遍存在的問題，學(xué)術(shù)界很多研究學(xué)者針對這一問題提出多種備選方法。
如耶魯大學(xué)研究團隊利用“硅藻”這種材料及其捕光能力來提升有機太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率；加州大學(xué)伯克利分校的研究團隊則采用培育出的細菌作為高效轉(zhuǎn)換光能的材料；而加州理工學(xué)院的工程師則是利用納米光子操作技術(shù)和熱電技術(shù)開發(fā)出了一種光探測器，以此提升太陽能采集的效率。
近日，針對這一問題，上海交通大學(xué)太陽能研究所沈文忠教授及其團隊也借助納米技術(shù)給出了自己的研究解決方法。
研究團隊指出：由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，太陽光對太陽電池器件的入射角在不同季節(jié)和一天的不同時刻都是不相同的，一般隨著入射角的增大，反射光損失會越嚴(yán)重。
所以基于這一思考，研究團隊表示通過解決角度問題，可以提高太陽電池器件捕獲的光子數(shù)量，從而有效的提升太陽能電池的發(fā)電量。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
同時，研究團隊還指出，雖然目前可以采用追光系統(tǒng)解決這一問題，但是采用該系統(tǒng)要付出高昂的成本。故而成本因素也是要考慮的。
面對上述兩項挑戰(zhàn)，研究團隊利用全溶液法在太陽能電池表面制備出硅納米金字塔結(jié)構(gòu)陣列，以此大大削弱太陽能電池減反能力對入射角的依耐性，提高全天候和全年性捕獲太陽光子的能力。
值得注意的是，在納米結(jié)構(gòu)材料的選擇上，納米線、納米孔、納米錐都具有優(yōu)越的寬角度減反性能，但這里為何選擇納米金字塔結(jié)構(gòu)呢？
研究發(fā)現(xiàn)，除了納米金字塔結(jié)構(gòu)，其他的納米結(jié)構(gòu)材料都具有較大的比表面積，因此容易引發(fā)嚴(yán)重的表面載流子復(fù)合損失，從而導(dǎo)電性能會大打折扣，而這種納米金字塔結(jié)構(gòu)材料在擁有優(yōu)越的光學(xué)特性的同時具有較低的載流子復(fù)合特性。
此外，目前也存在納米金字塔絨面制作方法，但是，現(xiàn)有的方法成本高昂且制作方法復(fù)雜，不利于在太陽能電池生產(chǎn)線上推廣和使用。
針對這一問題，在納米金字塔材料的制作上，研究團隊采用自己提出的金屬輔助堿刻蝕方法來制備硅納米金字塔絨面。這是一種全溶液制備過程，制作過程簡單而且成本低廉，并且與現(xiàn)有生產(chǎn)線兼容。
據(jù)悉，研究團隊在上海用這種新型太陽能電池進行了實驗。結(jié)果表明，在發(fā)電量上，這種電池比傳統(tǒng)太陽能電池最高可新增2.5%。
經(jīng)過一系列的改善，無論是從技術(shù)本身還是生產(chǎn)成本需求，這種納米金字塔絨面電池都是同類電池中優(yōu)選，它可以全方向性保持優(yōu)越電池性能，實現(xiàn)了更高的發(fā)電量。
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