美找到提高太阳能电池效率新途径 转换率提高
时间:2017-12-08

   美国寻找新途径提高太阳能电池效率转换率提高了50%

  麻省理工学院的研究人员通过计算机模拟和实验室测试,找到了一种能够大大提高太阳能电池效率的新途径。

  据悉,利用计算机模型和先进的芯片制造技术,由麻省理工学院的物理学家和工程师组成的太阳能电池薄膜成功地在前面加了一层防反射膜,在背面添加由多层反射膜和衍射光栅组成的透镜。这导致太阳能电池的发电量增加了50%。

  超薄硅膜背面的多层反射复合结构已被设计成允许光线在薄膜内照射较长时间,以允许光被吸收并转换成电能的足够时间。参与研究的博士后博马尔说,如果没有这些反射层,光线会直接反射到周围的空气中。他认为,确保进入硅薄膜的光具有较长的传输路径是重要的。硅膜中较长的传输距离意味着光被吸收的可能性较高,并且所吸收的光能将促使薄膜中的电子自由形成电流。

  为了获得理想的光电转换效率,研究小组进行了数千次计算机模拟实验。他们通过改变衍射光栅的刮擦距离,硅膜的厚度以及硅膜的背面反射层的数量和厚度来寻求最佳的太阳能电池设计。项目负责人,麻省理工学院材料科学与工程教授Lionel Kimmelin说,计算机模拟(结构)比其他任何结构都要好得多。当硅薄膜厚2微米时,光能转化为电能的效率提高了50%。

  在获得理想设计后,研究小组通过实际测试证实了这一点。金墨灵说,研究人员已经改进了光伏电池的结构并制造出来。测试证实了计算机模拟设计的正确性,结果引起了工业界的兴趣。

  研究人员表示,到目前为止所做的工作只是向实用,高效率的光伏电池商业化生产迈出的第一步,并将需要通过不断的模拟和实验测试以及额外的制造工艺来微调新的光伏电池,材料研究在未来。金墨灵认为,如果太阳能利用产业保持目前的需求势头,那么新的光伏电池有望在未来3年内得到应用。