随着能源需求的增加和环境问题的关注,太阳能是最有趣的可再生能源之一。几种太阳能电池技术,包括晶圆、薄膜和有机,已经被研究以满足高效率和成本效益。基于晶圆的硅太阳能电池占世界光伏(PV)市场的90%,因为它们是目前最高效的太阳能电池。然而,薄膜太阳能电池将优先于更传统的基于晶圆的设备,因为减少了活性材料的使用,使其更具成本效益。
薄膜太阳能电池中的材料
薄膜太阳能电池是通过在玻璃、塑料或金属基板上沉积一层或多层薄膜或光伏材料薄膜而制成的。最常用的光伏材料是非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)和铜铟镓二硒化(CIGS)。其中,非晶硅在手表和计算器等商业应用中使用时间最长。非晶硅不像碲化镉那样有毒,但在能量转换效率方面,其他技术比硅更有前景。
提高薄膜太阳能电池的效率
基于晶圆的硅电池的效率通常通过对活性材料(即硅)进行模式化来增加光捕获来提高。然而,在活性材料层相对较薄的薄膜太阳能电池中,通过模压或蚀刻对吸收层进行任何物理改性都可能导致材料质量退化,从而降低效率。这就是为什么开发一种不影响电子性能的薄膜太阳能电池的纹理工艺是可取的。
直径相对均匀的六边形纳米球提供了最佳的几何形状,通过光子晶体共振提高电池的效率。这种方法的主要挑战是沉积紧密填充的大单层球体。
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引用:
Lee, T.D.和Ebong, A.U,“薄膜太阳能电池技术和挑战的回顾”,可再生和可持续能源评论70(2017)1286。
granddier, J.等人。,“可打印谐振电介质纳米球阵列的光捕获提高太阳能电池效率”,固体物理学报A 210(2013) 255。