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太陽能電池要更有效,而且生產(chǎn)成本更低:歐盟項目N2P(納米到產(chǎn)品)的研究人員開發(fā)出納米調(diào)整的表面,可滿足這兩個方面。
太陽有足夠能量,給整個地球供應(yīng)能源。但只要可再生能源更昂貴,超過煤電或核電廠生產(chǎn)的能源,太陽能就不會是第一選擇。在歐洲,光伏電池正在消失,是份額很小的可再生能源。
英國,瑞士和德國研究人員的目標(biāo)是降低成本,提高效率。這一N2P項目的協(xié)調(diào)方是德國德累斯頓(Dresden)弗勞恩霍夫材料和光束技術(shù)研究所(Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology)。在這里,研究人員開發(fā)的工藝,可提高吸收質(zhì)量,使太陽能電池吸收一種看不見但很重要的部分陽光,就是紅外光(infrared light)。傳統(tǒng)的太陽能電池幾乎沒有利用這一波長。它的大部分都穿過電池,散失了。消除納米結(jié)構(gòu)表面的硅片,在太陽能電池背面,使用化學(xué)蝕刻工藝,變成“鏡子”,把紅外線反射回電池中。
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把透明導(dǎo)電氧化物沉積薄膜太陽能電池的玻璃表面,可以擴(kuò)散光線,光束在電池中穿過更長的路徑,就會產(chǎn)生更多的電子。
由于光線被玻璃分散,它們就有更長的通路穿過硅電池,從而產(chǎn)生更多的電流。到目前為止,研究人員能夠提高效率30%,這是對比標(biāo)準(zhǔn)薄膜太陽能電池的效率而言。
這些研究人員來自瑞士納沙泰爾(Neuchatel)洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL:Ecole Polytechnique Federale de Lausanne),透明正在研究薄膜太陽能電池。薄膜太陽能電池一方面很多優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)它們消耗較少的原料和能源,這是對比生產(chǎn)普通太陽能電池而言。此外,它們收回投資需要的時間較短。另一方面它也有一個缺點(diǎn):目前,它們的效率大約比傳統(tǒng)太陽能電池低40%。只有7%的陽光可以被利用。
為了最大限度地提高陷光效果(light trapping effect),他們采取了相反的做法:他們用粗糙的玻璃表面制備薄膜太陽能電池。這樣做是為了擴(kuò)散光線。光束有更長的路徑通過電池,就會產(chǎn)生更多的電子。
為了使上部表面變粗糙,洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院西爾維?尼古拉(Sylvain Nicolay)博士沉積了一層晶體,就是所謂的透明導(dǎo)電氧化物,就沉積在玻璃上。“有較大的納米級金字塔(nano sized pyramids),就會有較高的擴(kuò)散,”他說。現(xiàn)在,薄膜太陽能電池的效率從7%提高到10%。
這種納米晶體,尼古拉博士是使用了,但開發(fā)者是英國曼徹斯特的索爾福德大學(xué)(University of Salford)。直到最近,這種納米晶體還不得不從日本進(jìn)口,這就使生產(chǎn)這種太陽能電池很昂貴。現(xiàn)在,科學(xué)家正在測試的晶體是他們自己開發(fā)的。目的是使生產(chǎn)它們更便宜,從而大大降低成本。
每種單一方法改進(jìn)太陽能電池,都只能產(chǎn)生很小的變化,影響它們的效率。但是結(jié)合這兩者,這種納米尺度調(diào)整的太陽能電池將更有競爭力,大大超過過去的模塊。