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    美研发新方法可提高硅太阳能电池效率

    钜大LARGE  |  点击量：951次  |  2020年04月21日  

    美国研究人员设计出一种新型硅太阳能电池方案，通过改变钝化层材料提高硅电池能量转化效率的上限，可从目前的约29%提升到35%。


    美国麻省理工学院日前发布公报说，新电池由该校人员和美国普林斯顿大学等机构同行设计，利用单线态激子裂变原理，加强对高能光子能量的利用。


    在太阳能电池中，光子激发材料分子释放电子，产生电流。通常一个光子只能激发出一个电子，高能光子的剩余能量会以热量的形式散失。


    此前人们发现，在并四苯等某些有机材料里，一个分子吸收一个高能光子后，可将部分能量转移给另一个分子，最终产生两个电子，这种现象称为单线态激子裂变。理论上，在硅电池上覆盖一层并四苯，就能用一个高能光子获得两个电子，但如何让单线态激子裂变产生的两个电子转移到硅材料中是一个关键难题。


    为了保证电池效率和耐久性，硅材料必须有表面钝化层。并四苯中产生的电子必须穿过钝化层，才能到达硅材料。相对于电子转移能力来说，目前的钝化层都太厚了。


    新方案的关键是用氮氧化铪对硅材料进行钝化，得到的钝化层厚度仅0.8纳米（1纳米等于十亿分之一米），可容许更多电子通过。研究表明，并四苯每吸收一个光子，平均有1.3个电子可穿过氮氧化铪钝化层，转移到硅材料里。


    相关论文已发表在英国《自然》杂志上。研究人员说，新电池效率远未达到理论极限，尚需改进，但试验证明了其中的关键步骤行之有效。该方案没有引入复杂的设计，而且可能使电池总体上更薄。


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    钜大锂电，22年专注锂电池定制

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