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橡樹(shù)嶺國(guó)家試驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出三維納米圓錐太陽(yáng)能電池

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:851次  |  2021年07月26日  

美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家試驗(yàn)室(OakRidgeNationalLaboratory)的徐俊博士及其所率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)近日提出了具有三維納米圓錐結(jié)構(gòu)(3-Dnanocone-based)的太陽(yáng)能電池,據(jù)稱這一結(jié)構(gòu)可以將光電轉(zhuǎn)換效率提高80%。該納米圓錐結(jié)構(gòu)使用n型氧化鋅制作,用以傳導(dǎo)電子,該圓錐結(jié)構(gòu)之上還傾覆了一層p型多晶碲化鎘(polycrystallinecadmiumtelluride)以形成PN結(jié),并用來(lái)吸收光子,傳導(dǎo)空穴。


為了提高電池效率,我們創(chuàng)造了這一納米圓錐太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu),提出了相應(yīng)的制作工藝,并證明這一結(jié)構(gòu)的確可以提高電荷收集效率。橡樹(shù)嶺國(guó)家試驗(yàn)室化學(xué)所的徐俊博士表示。


徐俊博士及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用這一結(jié)構(gòu)制作出了轉(zhuǎn)化效率達(dá)到3.2%的電池,而使用同樣材料的一般平板電池效率僅為1.8%。研究人員指出,正是該結(jié)構(gòu)神奇的電場(chǎng)分布提高了光電轉(zhuǎn)化效率,而經(jīng)濟(jì)可行的納米圓錐制作工藝和減少半導(dǎo)體材料中缺陷的辦法也同樣緊要。該研究團(tuán)隊(duì)稱,由于提高了電子輸送效率,該電池可以使用等級(jí)更低的材料制作,從而降低成本。


我們的三維結(jié)構(gòu)具有神奇的內(nèi)建電場(chǎng)分布,這一電場(chǎng)分布可以提高電荷傳輸效率并最終提高光電轉(zhuǎn)換效率徐俊博士說(shuō)到,我們?cè)O(shè)計(jì)的核心部分在于納米圓錐頂端會(huì)出現(xiàn)高強(qiáng)電場(chǎng),可以有效分離、注入并收集少數(shù)載流子,從而達(dá)到比傳統(tǒng)平板結(jié)構(gòu)更高的轉(zhuǎn)換效率。


IEEE光伏專家會(huì)議已經(jīng)接受了有關(guān)該三維納米圓錐電池的兩篇論文,EfficientChargeTransportinNanoconeTip-FilmSolarCells和NanojunctionsolarcellsbasedonpolycrystallineCdTefilmsgrownonZnOnanocones,屆時(shí)將與其他論文一起結(jié)集出版。

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