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“黑硅”太阳能电池!效率达22.1%
作者:管理员    发布于:2015-05-22 16:21:56   

新开发的转换效率为22.1%的太阳能电池单元(黑色部分)。单元面积为9cm2。(图片由阿尔托大学提供)

芬兰阿尔托大学(Aalto University)与西班牙加泰罗尼亚理工大学(Universitat Politecnica de Catalunya)的研究人员开发出了转换效率高达22.1%的太阳能电池单元。据介绍,这是通过“黑硅”(Black Silicon)技术实现的,相关论文已发表在学术杂志《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。22.1%的转换效率是由德国Fraunhofer ISE CalLab确认的。该技术仍处于研发水平,不过,继松下、夏普及SunPower公司之后,转换效率大幅超过20%的开发实例越来越多。

此次这两所大学开发的黑硅技术的要点是:(1)通过将表面加工成长度为0.8μm左右的剑山形状,大幅减少了反射;(2)背面电极型;(3)在单元正面和背面形成防复合膜(钝化膜),从而减少了电子与空穴的载流子复合。

阿尔托大学从2012年前后开始开发这项技术。2012年10月达到了18.2%的转换效率,2013年4月提高到了18.7%。此次的试制品将转换效率又提高了3个百分点以上,达到22.1%。此次试制的太阳能电池单元比较大,面积为9cm2。

此次能大幅提高转换效率的原因是,在单元表面形成防复合膜时,采用原子层沉积(atomic layer deposition:ALD)法形成了氧化铝(Al2O3)层,并优化了该层的厚度等,从而大幅减少了载流子复合。此次采用的是厚度为20nm的Al2O3层。

在高纬度地区也能高效发电

这种太阳能电池采用了独特的表面加工技术,因此,在波长为500~800nm的范围内,电池表面的可见光反射率几乎低于0.5%。开发这项技术的阿尔托大学教授Hele Savin表示,基于黑硅技术的太阳能电池非常适合在芬兰等高纬度地区使用。原因是,虽然高纬度地区的太阳高度较低,但采用独特的表面加工技术之后,从低角度入射的光线也很难被反射,因此可以更加有效地利用太阳光。论文中介绍称,与额定转换效率相同的普通太阳能电池相比,黑硅太阳能电池每天的发电量要高出3%。

顺便一提,夏普采用与黑硅类似的技术,于2014年3月在1.9cm见方(3.6cm2)太阳能电池单元“BLACKSOLAR”上实现了25.1%的转换效率(参阅本站报道)。该公司2015年4月推出了采用BLACKSOLAR技术的光伏面板产品的转换效率为19.1%。(记者:野泽 哲生)

脚注信息
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