前沿科技之等離子體太陽能電池創世界紀錄

掃街 · 發表于 2012-3-5 11:29:00

有一篇論文發表于2012年2月2日的《納米快報》（Nano Letters），題為《廣譜增強薄膜非晶硅太陽能電池采用成核銀納米粒子》（Broadband Enhancement in Thin-Film Amorphous Silicon Solar Cells Enabled by Nucleated Silver Nanoparticles），研究人員介紹，他們如何制造薄膜太陽能電池，使絕對效率達到8.1％。

這項研究的進行，借助于維多利亞-尚德先進太陽能設施（VSASF：Victoria-Suntech Advanced Solar Facility），就在斯威本（Swinburne）。這一小組的研究，顯著提高了薄膜太陽能技術的效率。

斯威本理工大學教授顧敏（Min Gu）是維多利亞-尚德先進太陽能設施中心主任，他說，薄膜電池激發了極大的研究興趣，因為很便宜，可以替代笨重的晶硅電池。然而，大大降低厚度的硅層，使它們更難吸收陽光。

“光捕捉技術是最重要的，可以提高薄膜太陽能電池的性能，使它們可與硅電池競爭，”顧敏教授說。“有一個主要的應用潛力，就是這項技術可以覆蓋傳統的玻璃，使建筑物與摩天大樓供電完全采用陽光。”

維多利亞-尚德先進太陽能設施中心的研究小組一直在提高薄膜電池的效率，他們把黃金和銀納米粒子嵌入電池。這就可以擴大波長范圍，吸收陽光，更好地把光子轉換成電子。

他們最有效的電池中，研究人員又邁進了一步，采用了所說的成核或“凸凹不平”的納米粒子。

斯威本理工大學高級研究員賈寶華（Baohua Jia）博士說：“廣譜等離子體效應是這個小組令人振奮的發現。它確實是一項合作成果，就是斯威本理工大學和尚德之間的合作，是過去12個月完成的。”

賈寶華博士認為，這項新技術會極大地影響太陽能產業。“我們發現，納米粒子有凹凸不平的表面，散射光線會更多地進入廣譜波長范圍。這會帶來更大的吸收，從而提高電池的整體效率。

顧敏教授稱贊，這么快的時間進度，研究小組就能夠取得8.1％的總體效率，但是，他認為仍然有相當大的空間，可以改進電池，轉變方式，進行世界能源開發。

“我們進入了迅速發展的軌道，進行我們的研究和開發。按照我們目前的進展速度，我們預計，實現10％的效率，要到2012年年中，”他說。“我們有望實現維多利亞-尚德先進太陽能設施中心的目標，開發的太陽能電池要有兩倍的效率，運行只需一半成本，這是對比那些現有的電池。”

顧敏教授說，另一個好處是，采用他們研究小組的方法，納米集成價格低廉，而且易于升級，因此很容易轉移到生產線。

“我們從一開始就一直在使用尚德太陽能電池，所以，應該非常簡單就可以集成這些技術，進行大規模生產。我們希望，這些電池到2017年可以進入市場。”

尚德電力CEO施正榮博士說：“我們的小組取得了令人印象深刻的里程碑，這一世界紀錄就是最有效的廣譜納米等離子體薄膜太陽能電池。這是重要的一步，表明有望用納米技術帶來下一代太陽能電池。”

他們的論文《廣譜增強薄膜非晶硅太陽能電池采用成核銀納米粒子》發表于2012年2月2日的《納米快報》，文章說，最近，等離子體效應引發了巨大的興趣，進行太陽能電池的研究，因為它們被認為可以顯著提高薄膜太陽能電池的效率。然而，盡管加緊努力，但是，所需的廣譜提升是個關鍵，可以真正帶來設備性能改善，現在尚未實現，采用的是簡單加工和集成方法，這是太陽能產業所看好的。

“在本文中，我們提出一種新穎的想法，就是使用成核銀納米微粒，有效地散射光線，進入廣譜波長范圍，實現明顯的吸收增強，就是增強硅吸收層。因為不需要臨界模式，所以，在實驗中，這些量身定制的納米粒子的取得，只需要簡單、低成本和可升級的濕化學合成方法（wet chemical synthesis method），而集成要向著背接觸層的非晶硅薄膜太陽能電池。”

這種太陽能電池集成了200納米的成核銀納米粒子，具有10％的覆蓋密度，清楚地顯示出廣譜吸收增強，以及顯著的優越性能，包括14.3％增幅的短路光電流密度，以及23％增幅的能量轉換效率，與之相比，隨機紋理結構的對照電池沒有納米粒子。測量等離子體太陽能電池，最高效率達到8.1％。這一顯著提升，主要歸因于廣譜光線散射，因為集成了量身定制的成核銀納米粒子。

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