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X射線透視太陽能電池內部機理 或提高效率

鉅大LARGE  |  點擊量:1117次  |  2020年04月21日  

X射線技術揭示有機太陽能電池內部機理


慕尼黑工業大學的研究人員利用X射線技術在分子水平上觀察了有機太陽能電池的內部反應,從而可以用來提升太陽能電池的轉化效率。


有機太陽能電池由有機分子組成,制約電池獲得更多能量的一個關鍵因素為分子的排列方式。到目前為止,關于印刷過程中分子之間如何進行排列這一問題還沒有相應的研究,而為了控制電池中各組分的排列方式,十分有必要從分子尺度研究這一問題。該小組的研究發現,印刷剛開始時,溶劑逐漸揮發而其它材料保留在溶液中,這一現象直接導致有機分子的濃度增加,直到電子供體開始結晶。同時,電子受體開始聚合。這一過程中,兩種材料之間的距離已經確定,從而直接影響電池的效率。為了提高電池的效率,需要控制打印過程中的這一步驟。


研究人員將利用現有結果控制其它材料的排列方式,從而直接應用在工業生產領域,優化電池生產過程。


突破新記錄的雙結太陽能電池


近日,美國能源部下屬的國家可再生能源實驗室(NREL)與瑞士電子與微技術中心(CSEM)的研究人員共同開發出雙結III-V族/硅太陽能電池,在將非集中太陽光轉化為電能的效率方面創造了新紀錄,達到29.8%。


這種太陽電池是由兩種電池堆積構成的,其中上部分是由NREL開發的磷化銦鎵(GaInP)太陽電池;下部分是由CSEM采用硅異質結(SHJ)技術開發的晶體硅電池。取得這項記錄的關鍵是CSEM提出的新型雙結太陽能電池結構設計。首次合作的結果進一步表明,通過組合NREL和CSEM的太陽能電池可以實現更高的效率。


該項研究工作的資金來自美國能源部辦公室能源效率和可再生能源SunShot計劃(旨在實現太陽能相對傳統能源的成本優勢)以及瑞士聯邦和nano-tera.ch計劃。


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