如今沒(méi)有比太陽(yáng)更便宜的發(fā)電方式了。目前，在陽(yáng)光充足的地方正在建造發(fā)電廠，每千瓦時(shí)的太陽(yáng)能電力供應(yīng)價(jià)格將低于兩美分。市場(chǎng)上以晶體硅為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池使之成為可能，其效率高達(dá)23%。因此，它們?cè)谌蚴袌?chǎng)占有率約為95%。如果效率更高，超過(guò)26%，成本還可以進(jìn)一步下降。
來(lái)自于利希研究中心的光伏研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際工作組現(xiàn)在計(jì)劃通過(guò)一種用于太陽(yáng)能電池前端的納米結(jié)構(gòu)透明材料和復(fù)雜的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?？茖W(xué)家們?cè)谥茖W(xué)雜志《自然能源》上報(bào)告了他們多年研究的成功。
在過(guò)去的幾十年里，硅太陽(yáng)能電池一直在穩(wěn)步改進(jìn)，已經(jīng)達(dá)到了很高的發(fā)展水平。然而，在吸收太陽(yáng)光和光伏發(fā)電后，電荷載流子仍會(huì)發(fā)生重組的干擾效應(yīng)。在這個(gè)過(guò)程中，已經(jīng)產(chǎn)生的負(fù)電荷載流子和正電荷載流子在被用于太陽(yáng)能電力的流動(dòng)之前就會(huì)相互結(jié)合和抵消。這種效應(yīng)可以通過(guò)具有特殊性能的特殊材料鈍化來(lái)抵消。
在隨機(jī)金字塔結(jié)構(gòu)的硅片上，具有透明額層（TPC，Transparent Passivating Contact）的新型太陽(yáng)能電池的層序?；疑珔^(qū)域?qū)?yīng)的是n-摻雜的晶體硅片，淺藍(lán)色層是濕化學(xué)生長(zhǎng)的二氧化硅，紅色層對(duì)應(yīng)的是鈍化碳化硅，其次是橙色的導(dǎo)電碳化硅。綠色的最后一層對(duì)應(yīng)的是氧化銦錫（ITO）。
這種納米結(jié)構(gòu)層恰恰提供了這種所需的鈍化，此外，超薄層是透明的，因此光的入射率幾乎沒(méi)有減少并表現(xiàn)出高導(dǎo)電性。到目前為止，還沒(méi)有其他方法能將這三種性能，即鈍化、透明、導(dǎo)電性-結(jié)合起來(lái)。Jülich TPC太陽(yáng)能電池的第一個(gè)原型在實(shí)驗(yàn)室中取得了23.99%的高效率。這一數(shù)值也得到了哈梅林太陽(yáng)能研究所（ISFH）獨(dú)立的CalTeC實(shí)驗(yàn)室的確認(rèn)。這意味著，尤利希TPC太陽(yáng)能電池的排名仍略低于迄今為止實(shí)驗(yàn)室制造的最佳晶體硅電池。但同時(shí)進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)表明，利用TPC技術(shù)，效率超過(guò)26%是可能的。
另外，這種設(shè)計(jì)在制造中只采用了可以比較快地集成到系列化生產(chǎn)中的工藝。通過(guò)這種策略，尤里希的科學(xué)家們?yōu)樗麄儚膶?shí)驗(yàn)室發(fā)展到工業(yè)化太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的大規(guī)模鋪平了道路，而不需要付出太多努力。生產(chǎn)TPC太陽(yáng)能電池的各層需要幾個(gè)工藝步驟。在一層薄薄的二氧化硅上，研究人員沉積了雙層微小的金字塔形納米碳化硅晶體，在兩種不同的溫度下應(yīng)用。最后，一層透明的氧化銦錫緊隨其后。研究人員在過(guò)程中使用了濕化學(xué)工藝、化學(xué)氣相沉積（CVD）和濺射工藝。
原標(biāo)題：透明納米層帶來(lái)轉(zhuǎn)化效率超過(guò)26%的硅太陽(yáng)能電池
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