能提高25%太陽能電池吸收效率的簡單方法

2020-11-07 賣報紙的小青年


在一項新的研究中，英國，葡萄牙和巴西的科學家團隊發現，在太陽能電池板上刻蝕淺層光柵線可使晶體矽(c-Si)產生125％的電流。

約克大學的光伏研究員克裡斯汀·舒斯特(Christian Schuster)解釋說：「我們發現了提高薄型太陽能電池吸收效率的簡單方法。研究表明，我們的技巧實際上可以與設計更複雜的吸收增強設備相媲美，同時還可以吸收更多的平面光線，反射更少。」

團隊說，到目前為止，簡單的光柵設計僅獲得了少量的能源收益。這導致了理論上更複雜的結構調整，更不用說各種基於太陽能的替代設計，包括反太陽能板，集光藻類和透明太陽能電池。

儘管每個發現都值得期待，但舒斯特的團隊說，對現有太陽能電池技術進行非常簡單的調整，就可以顯著提高它們吸收太陽光的能力。

研究人員沒有關注基於自然紋理或計算算法的新結構，而是著眼於確定哪些核心因素，可為陽光的散射和衍射提供優化圖案。

他們的目標是通過捕獲更多的陽光使太陽能電池吸收更多的能量，同時使自身反射更少。

他們的模型表明，以簡單的周期性，準隨機結構排列的光柵線優化了「光子域」的性能：光子結構中的區域，其中基本衍射元件以一維方式周期性排列。

在實驗中，該團隊模擬了圖案的光子域性能，電池板由僅1微米厚的結晶矽平板製成。

結果表明，具有重複單元隨機旋轉的圖案的光柵線，比任何傳統太陽能電池產生的電流都要大，其產生的能量大約是沒有格柵線設計的傳統太陽能電池的125％。

此外，由於其固有的簡單性，該團隊表示，類似棋盤格的設計可能更易於工業生產，並且比其他更複雜的納米結構太陽能電池更堅固。

研究人員承認，在工業製造過程中(取決於用於製造和封裝電池的某些材料)，成品的效果可能不如實驗室裡的樣品。改變平板的蝕刻深度或尺寸會產生影響。但他們在此指出的設計原則可能會對太陽能電池以及相關領域產生積極影響——如隔音板，防風板，防滑表面的設計等。


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