捕获和操纵纳米级的光是构建高效太阳能电池的关键因素

2019-05-29 11:03:17 编辑：来源：

导读捕获和操纵纳米级的光是构建高效太阳能电池的关键因素。3-D Photovoltaics小组的研究人员最近提出了一个很有前途的新设计。他们的模拟表明

捕获和操纵纳米级的光是构建高效太阳能电池的关键因素。3-D Photovoltaics小组的研究人员最近提出了一个很有前途的新设计。他们的模拟表明，在超薄硅膜顶部垂直堆叠的纳米线将所需材料的总量减少了90%，同时提高了太阳能电池的效率。这些有希望的模拟结果是迈向下一代太阳能电池的重要一步。结果已于5月23日在Optics Express上发布。

降低光伏发电成本和刚性的策略是将超薄硅光伏薄膜与半导体纳米线太阳能电池结合起来。微米级细胞的机械灵活性和弹性使其非常适合应用于曲面。

该想法是将两个堆叠在彼此顶部的材料光学耦合为串联电池：在超薄硅(2um厚)膜上的砷化镓(GaAs)纳米线阵列。GaAs垂直纳米线是光伏应用中众所周知的半导体元件。3-D光伏组的早期实验研究表明，这种纳米线能够吸收10至100倍几何横截面的光。由于对光学和电子特性的成熟理解，硅是串联电池中的第二种材料，是非常理想的元件以及其广泛可用的制造技术。研究人员在尝试将硅厚度缩小到几微米厚度时通常遇到的挑战是，由于红外光吸收不良，它会影响太阳能电池的性能。因此需要光管理策略来补偿。研究小组决定在硅膜上添加垂直放置的纳米线，从而使其在硅底电池中捕获红外光的效率提高四倍。

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