超薄太陽能電池的效率達到近20%
納米科學和納米技術中心(C2N)的研究人員與德國Fraunhofer ISE的研究人員合作,由于納米結構背鏡上的205nm厚GaAs制成的超薄吸收層,太陽能電池有效地遮擋了陽光 。這種新架構將電池的效率提高了近20% 。

到目前為止,具有20%效率的最先進的太陽能電池需要至少1微米厚的半導體材料層(GaAs,CdTe或銅銦鎵硒),或者甚至40μm或更多,在這種情況下硅 。由于較短的沉積時間,顯著的厚度減少將使材料節(jié)省諸如碲或銦的稀缺材料和工業(yè)產(chǎn)量提高 。但是,減薄吸收劑會自動減少陽光的吸收和轉(zhuǎn)換效率 。電池背面的平面鏡可以導致雙通吸收,但不能再吸收 。以前光捕獲的嘗試在光學和電學損耗方面的性能受到很大限制 。
由StéphaneCollin和Andrea Cattoni領導的研究小組的研究人員與Fraunhofer ISE合作 , 在納米科學和納米技術中心-CNN(CNRS /巴黎 - 薩克萊大學)的研究小組中開發(fā)了一種新的策略,用于捕獲僅由超薄層構成的光205nm厚的砷化鎵,III-V族的半導體 。指導思想是制造納米結構的后視鏡,以在太陽能電池中產(chǎn)生多個重疊共振,識別為法布里 - 珀羅和導模共振 。它們限制光在吸收器中停留更長時間,盡管材料量很少,但仍能實現(xiàn)有效的光學吸收 。由于無數(shù)共振 , 在適合從可見光到紅外的太陽光譜的大光譜范圍內(nèi)吸收得到增強 。控制納米級圖案化鏡的制造是該項目的一個關鍵方面 。團隊使用了納米壓印光刻是一種廉價,快速和可擴展的技術,用于壓印溶膠 - 凝膠衍生的二氧化鈦薄膜 。
【超薄太陽能電池的效率達到近20%】超薄太陽能電池能進一步改善嗎?Nature Energy發(fā)表的著作表明,這種架構在短期內(nèi)應能實現(xiàn)25%的效率 。即使限制仍然未知,研究人員確信厚度可以進一步減少至少兩倍而不會降低效率 。GaAs 太陽能電池由于其成本仍然在商業(yè)上受限于空間應用 。然而,研究人員已經(jīng)在將這一概念擴展到由CdTe,CIGS或硅材料制成的大型光伏器件 。
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