光伏每周技術(shù)資訊匯總(第十六期)
氧化鋁可使太陽能電池轉(zhuǎn)換率升至10%
由英國牛津大學(xué)科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的研究團(tuán)隊,以違反直覺的方式,用低光敏性的氧化鋁(Al2O3)替代光激發(fā)能力良好的二氧化鈦(TiO2)作為電極,將溶液可處理的太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率提升至10.9%,創(chuàng)造了新的紀(jì)錄。他們認(rèn)為這是因為氧化鋁能夠充當(dāng)惰性支架,迫使電子停留其中,并通過超薄的吸收體層進(jìn)行傳送。相關(guān)研究報告發(fā)表在近期出版的《科學(xué)》雜志上。
研究人員談到,雖然含有砷化鎵的太陽能電池的效率最高可達(dá)28%左右,但此次無疑開創(chuàng)了溶液可處理的固態(tài)太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率記錄。同時,這一轉(zhuǎn)化率還有望在未來數(shù)年急速提升。
但在吸收光子并生成電子的光電過程中,基本的能量損失會逐步上升。為了克服這些損失,此前的研究試圖將厚度為2納米至10納米的鍍鋅層(ETA),附加到二氧化鈦電極的內(nèi)表面,以增強(qiáng)電流密度和電壓。而之前帶有ETA層的太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率僅為6.3%,科學(xué)家分析這很可能與二氧化鈦導(dǎo)致的電子混亂和低遷移率有關(guān)。因此他們在此次的研究中改用氧化鋁作為電極,其所生成的光激電子能被保留在ETA層內(nèi),而不會降低氧化物內(nèi)的能級水平。同時,使用氧化鋁電極還具有多種優(yōu)勢,例如它能顯著提升電子的傳送速度,迫使電子快速穿過鈣鈦礦ETA層,并同時提高電壓。這一改進(jìn)也能使太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率從8%左右提升至10.9%。因為氧化鋁充當(dāng)了中尺度的支架,而不在光致激發(fā)中發(fā)揮任何作用。
科研人員表示,這項工作使低成本的溶液處理太陽能電池離晶體半導(dǎo)體的完美性能又近了一步,也為今后的研發(fā)開辟了廣泛的可能性。他們還期望通過使用新型的鈣鈦礦和其他半導(dǎo)體,或是擴(kuò)展光的吸收范圍等途徑,使得電池未來的效率能夠得到進(jìn)一步提升。
新型太陽能設(shè)備 光線較暗也能充電
英國研究人員日前報告說研發(fā)出一種新型太陽能設(shè)備,它在較暗的光線下也能產(chǎn)生足夠的電壓為鋰離子電池充電,今后或可用于手機(jī)和電子書等移動設(shè)備,即便在室內(nèi)等光線較暗地方也能為設(shè)備持續(xù)充電。
實驗顯示,這種充電設(shè)備即便是在光線較暗的地方,或者甚至是有部分陰影的情況下,也能夠發(fā)揮出充電功能。
據(jù)介紹,這種太陽能充電設(shè)備的另一大優(yōu)點是使用了“有機(jī)光伏”材料,這種材料的成本較低,重量也較輕,適合大規(guī)模地應(yīng)用于各種移動電子設(shè)備。研究人員正在計劃使這項技術(shù)走出實驗室,形成可商業(yè)化推廣的充電產(chǎn)品。
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