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小孔结构实现透明的太阳能电池

发布:HPLlaser    |    2019-12-12 17:51    阅读:499
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透明的太阳能电池只要能够在不增加色光透过效率的情况下有效地产生能量,就可以为建筑,手持设备和电动汽车带来新的艺术元素。韩国的研究人员通过在晶体硅晶片上制备微孔,从而创造出了具有这些高透明度的太阳能电池(焦耳,doi:10.1016 / j.joule.2019.11.008)。

太阳能电池从不透明到透明

将晶体硅太阳能电池透明度对于光伏行业一直是巨大的挑战,这是因为这种材料的传统晶圆会阻挡大多数可见波长的透射。研究人员们试图减小晶元的厚度,但因为结晶硅由于无法透过短波而仍然显示为红色。

一个韩国的研究团队由蔚山国立科学技术学院的Kwanyong Seo和韩国大学的Seungwoo Lee领导,他们制造一个200μm厚的晶圆来解决传输问题,且该晶圆上制备有直径90至100μm的圆孔矩阵。科学家通过一种称为深反应离子刻蚀的方法在晶体硅上打孔。

研究人员对入射光通过不同宽度的孔的反射,透射和衍射的数值仿真,获得了最佳的小孔尺寸。为了确定网格间距,研究小组考虑了人眼的最小分辨率角度(约0.0167度),并将孔间隔开得足够远,从而人们在通常情况下(30 cm处)看不到孔结构。孔的覆盖率决定了最终晶圆的透明度,当20%到50%时光透射率足够高,且可以避免晶圆后面物体的视觉变形。

测试光伏性能

研究人员将这种多孔硅晶片与掺杂硅底板和网格型上部金属电极结合到光伏电池中。研究小组测得该电池的最大功率转换效率为12.2%。且他们认为透明太阳能电池将与由晶体硅制成的非透明电池一样容易制造。

中性色透明太阳能电池(右),不透明太阳能电池(左)。

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