光電轉換率最高可達100% 新型太陽能電池研發成功

2020-12-07 快科技

加州理工學院近日研發出了一種新的太陽能電池，其基本原理是將細長的矽線陣列嵌入聚合物基板中。除了纖薄可彎曲外，它對太陽光的吸收和光電轉換效率方面都取得了極大地突破。此外，和傳統太陽能電池所需要的昂貴的半導體材料量相比，這種新型太陽能電池僅需要一小部分。

應用物理學及材料學教授Harry Atwater和Howard Hughes表示：「這些太陽能電池首次突破了傳統的吸光材料的光捕獲極限。」新型太陽能電池所採用的矽線陣列對單一波長的入射光的吸收率高達96%，對全波長陽光的捕獲率可達85%。

Atwater指出：「許多材料對光線的捕獲能力很好，但是卻無法轉換成電能，比如黑塗料。對於太陽能電池來說，吸收的光子能否轉換為電荷載子（charge carrier）也非常重要。」而他們研發的矽線陣列太陽能電池則可以將所吸收光子的90%至100%轉換為電子。從技術上講，這種陣列擁有幾近完美的內部量子效率（internal quantum efficiency）。

Atwater總結說：「對光的高吸收率和較好的轉換能力成就了這種太陽能電池的高質量。」

矽線陣列中的矽線長度在30至100微米（micron）之間，直徑僅為1微米。整個陣列的厚度相當於矽線的長度，但是從面積或體積角度來看，這種材料中只有2%才是矽，其它98%都是聚合物。由於矽是傳統太陽能電池中一種很昂貴的成分，所以這種只需要傳統所需量1/50的太陽能電池投產的成本將低很多。

 

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