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最高功率:黑色太阳能电池板

来源:http://hi-infidelity.com 责任编辑:环亚ag88手机版 更新日期:2019-02-17 17:52 字体:
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  最高功率:黑色太阳能电池板

  太阳能电池望文生义就是把太阳光转成电能,有越多太阳光被吸收,就能发生越多的电子。太阳能电池现在最遍及的资料是硅(Si),但硅自身对可见光有40%左右的反射,也就是说照耀到硅外表上的太阳光有40%被直接弹回去,无法使用,因而在出产太阳能板射,会在硅外表制造抗反射层,下降反射的丢失。反射率越低,就代表越多的光被硅吸收,转成的电能也越多。

  已然要把光都吸收,太阳能电池外表应该要越黑越好,但咱们印象中的太阳能板都有点偏深蓝色,这是由于这种太阳能电池的抗反射层无法彻底把蓝光的反射率降到挨近0,由于蓝光的反射率比其他色彩的光要高,所以看上去就会是深蓝色。因而要让太阳光能充分被使用,就要尽力使资料外表简直不反射,只吸收,色彩也当然会是黑色。黑色的硅就是工程师们尽力的方针,一般来说要制造抗反射层,需要把硅外表蚀刻出微米乃至是奈米状的粗糙结构,结构越小越细,反射率就会越低。

  这项技能自身并不难做到,黑硅(black silicon)也早就被研制出来了,但黑硅有一个很严重的问题:当太阳能板照光,将光子转成电子后,电子在传送进程丢失很大,硅的外表通常是让电子丢失的首要途径,尽管黑硅能够吸收许多光,也能转换成许多电子,可是就是由于黑硅外表细微的奈米结构让外表积大幅添加,也就让更多的电子丢失在外表。坐落芬兰的阿尔托大学(Aalto University)及西班牙加泰罗尼亚理工大学(Polytechnic University of Catalonia)一起发现使用原子层堆积(AtomicLayer Deposition, ALD)将氧化铝掩盖在黑硅外表作为钝化层,能够有用按捺电子在外表的丢失,将黑硅太阳能电池的功率提高到22.1%,这项研讨被宣布在《天然奈米科技》 (Nature Nanotechnology) 上。

黑硅与传统的深蓝色的太阳能电池不同的当地在于,传统硅太阳电池是使用碱液(通常是碱金族的氢氧化物),将硅外表蚀刻出相似金字塔的微米结构;而黑硅是使用反应离子刻蚀(Reactive-Ion Etching, RIE)在外表蚀刻出奈米等级的小结构。使用碱液蚀刻出来的结构标准较大,抗反射作用比较差,并且蚀刻进程丢失的硅也比较多;而使用反应离子刻蚀不只结构小,丢失掉的硅也比较少,抗反射作用也比较好。

  抗反射有两个要点,一是宽波段,二是广视点。太阳光光谱从紫外光、可见光一路到红外光,假如能让这整个波段的反射率都很低,就能有用运用一切光线,好像前面所说到,抗反射的大原则就是外表结构越细越小,反射率就越低、波段越宽,这也是为什么黑硅能够这么"黑"的原因之一,这项研讨中的黑硅在可见光的波段反射率都低于1%,能够说简直一切的光都被吸进去了;抗反射的另一个要点是广视点,由于太阳光不会一向从正上方照下来,从日出到日落,太阳简直都是有视点的,绝大多数的资料,跟着入射角变大,反射率也会急遽上升,形成太阳能电流下降。这项研讨中的黑硅电池,在60度入射角时电流只比笔直入射少1%,功率简直不会遭到太阳照耀视点影响。掌管这项研讨的Hele Savin教授表明:这对身在北欧的咱们特别重要,大部分时刻太阳都是用很低的视点入射。

  他们所宣布的这项研讨将黑硅太阳能电池的功率从18.2%推升到22.1%,可别小看这3.9%距离,在太阳能电池范畴,提高1%都是大新闻了,更何况3.9%。现在黑硅太阳能电池没有商业化,所以在路上还看不到这种黑黑的太阳能板,参加这项研讨的研讨员Pablo Ortega表明:大约再过三四年,咱们就能够看到黑硅的太阳能板出现在市场上并运用在工业界了。

  

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