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纳米线技术能将太阳能电池效率翻倍

2021-11-09 09:22:42 | 来源: 科技日报 | 责编: 郑思雯
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  挪威科技大学(NTNU)研究小组开发了一种使用半导体纳米线材料制造超高效率太阳能电池的方法。如将其用于传统的硅基太阳能电池,这一方法有望以低成本将当今硅太阳能电池的效率提高一倍。该研究论文发表在美国化学学会期刊《ACS光子学》上。

  新技术主要开发者、NTNU博士研究生安詹·穆克吉表示,他们的新方法以非常有效的方式,利用砷化镓材料以及纳米结构完成,因此可以仅使用常用材料的很小一部分,就提高太阳能电池的效率。

  砷化镓因其非凡的光吸收和电气特性而成为制造高效太阳能电池的最佳材料,通常用于制造太空太阳能电池板。然而,高质量砷化镓太阳能电池组件的制造成本相当高。近年来人们意识到,与标准平面太阳能电池相比,纳米线结构可潜在地提高太阳能电池的效率,所用的材料却更少。

  NTNU研究人员黑格·威曼称,团队找到了一种新方法,通过在纳米线结构中使用砷化镓,制造出效率比其他任何太阳能电池高10倍以上的超高功率太阳能电池。

  砷化镓太阳能电池通常生长在厚且昂贵的砷化镓基板上,几乎没有降低成本的空间。新方法则在廉价的硅平台上使用垂直站立的半导体纳米线阵列结构来生长纳米线。威曼教授解释说,最具成本效益和效率的解决方案是生长双串联电池,顶部的砷化镓纳米线电池生长在底部的硅电池上,从而避免使用昂贵的砷化镓衬底。

  研究人员使用分子束外延的方法来生长纳米线,通过适当的投资和工业规模的研发,这项技术可具有直接成本效益。研究人员表示,将该产品集成在硅电池之上,可将太阳能电池效率提高到40%,与当今商用硅太阳能电池相比,这意味着效率翻了一番。利用新方法进行调整,使纳米线在不同的基板上生长,还可能为许多其他应用打开大门。

  研究人员表示,他们正探索在石墨烯等原子级的二维基板上生长这种类型的轻量级纳米线结构。在自供电无人机、微型卫星和广大其他空间应用上,其都将拥有巨大潜力。

  总编辑圈点

  具有实用价值的科学发现,往往都是极致的简单。简单,也是一种美。砷化镓是个好材料,可以制造高效太阳能电池。但是,它太贵,得省着点用,不然不经济,也限制了太阳能电池的推广。这次,科研人员找到了一种方法,让砷化镓纳米线生长在底部便宜的硅电池上。也就是说,纳米线无需在同样材料的基板上生长,泥地里也能开出花来。如此一来,成本降低,效率提高,美事一桩。而且,让纳米线在不同基板上生长,也让人们畅想更多其他应用的可能性。(记者张梦然)

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