納米太陽(yáng)能電池將為光伏業(yè)帶來(lái)革命性變化

馬里蘭大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系助理教授杰瑞米 芒迪和研究生Yunlu Xu 以及Tao Gong設(shè)計(jì)了一種新型的納米太陽(yáng)能電池，他們預(yù)計(jì)這種電池比傳統(tǒng)設(shè)備的效率勝出40%。這項(xiàng)新技術(shù)通過(guò)小型單個(gè)設(shè)備就可以產(chǎn)生更多的電力，可以徹底改變太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)。

Xu, Gong,和芒迪將他們關(guān)于納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的肖克利·奎伊瑟效率極限的研究發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》期刊上，這是自然出版社的一個(gè)在線的，可公開(kāi)獲取的期刊。這個(gè)期刊發(fā)表自然和臨床科學(xué)所有領(lǐng)域里有科學(xué)依據(jù)的基礎(chǔ)研究成果。

肖克利·奎伊瑟效率極限是指一個(gè)特定材料可實(shí)現(xiàn)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率極限，也是與新型光伏技術(shù)對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，效率極限是?33%。不過(guò)，最近人們想知道，納米太陽(yáng)能電池是否也受到這個(gè)極限的約束。

現(xiàn)在，Xu, Gong,和芒迪已經(jīng)證實(shí)一個(gè)單結(jié)納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池，在典型太陽(yáng)光照下，最大理論效率是42%。這超越了傳統(tǒng)平面器件的效率，但是沒(méi)有超過(guò)平面器件在聚光情況下(如利用鏡頭集中太陽(yáng)光的太陽(yáng)能電池)的肖克利·奎伊瑟效率極限。研究人員發(fā)現(xiàn)，納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池，通過(guò)“內(nèi)置聚光”為制造高效光伏設(shè)備提供了一個(gè)重要路徑。即使當(dāng)研究人員考慮大氣中光線散射效果時(shí)，納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池通過(guò)?1,000的適度內(nèi)置聚光，也能夠?qū)崿F(xiàn)35.5%的效率。

當(dāng)芒迪和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制造納米太陽(yáng)能電池過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)最大的挑戰(zhàn)來(lái)自納米加工技術(shù)。“一開(kāi)始你設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好的太陽(yáng)能電池，然后你開(kāi)始在納米尺度上進(jìn)行一些大的結(jié)構(gòu)性改造，所有這些動(dòng)作都沒(méi)有造成損失，”芒迪說(shuō)。“幸運(yùn)的是，我們現(xiàn)在已經(jīng)找到了一些有希望的材料和工藝，而且還有熱衷于此領(lǐng)域的一個(gè)團(tuán)隊(duì)的學(xué)生，有望在太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域大展拳腳。”