技術(shù)特性：
- 美國(guó)找到提高太陽(yáng)能電池效率新途徑，將轉(zhuǎn)換率提高50%
- 在構(gòu)成太陽(yáng)能電池的超薄硅薄膜的正面增加了一種增透膜
- 并在背面增加了由多層反射膜和衍射光柵組合成的精細(xì)結(jié)構(gòu)
行業(yè)影響：
- 極大提高太陽(yáng)能光電池效率
- 是走向?qū)嶋H高效光電池商業(yè)化生產(chǎn)的第一步
- 為新型光電池得到實(shí)際應(yīng)用做出了貢獻(xiàn)
據(jù)世界科技報(bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，找到了能極大提高太陽(yáng)能光電池效率的新途徑。
據(jù)悉，利用計(jì)算機(jī)模型和先進(jìn)的芯片制造技術(shù)，由物理學(xué)家和工程師共同組成的麻省理工學(xué)院研究小組，成功地在構(gòu)成太陽(yáng)能電池的超薄硅薄膜的正面增加了一種增透膜，并在背面增加了由多層反射膜和衍射光柵組合成的精細(xì)結(jié)構(gòu)。此舉導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的電能輸出提高了50%。
超薄硅薄膜背面的多層反射復(fù)合結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能夠讓照射進(jìn)薄膜的光更長(zhǎng)時(shí)間地在薄膜內(nèi)反射，以便有充足的時(shí)間讓光能被吸收并轉(zhuǎn)換成電能。參與研究的物理系博士后比特?博麥爾表示，沒(méi)有這些反射層，光將直接反射出薄膜進(jìn)入周圍的空氣。他認(rèn)為，確保進(jìn)入硅薄膜中的光能夠具有更長(zhǎng)的傳輸通道十分重要，在硅薄膜中傳輸距離越長(zhǎng)意味著光能被吸收的幾率越高，被吸收的光能將促使薄膜中的自由電子形成電流。
為獲得理想的光電轉(zhuǎn)換效率，研究小組進(jìn)行了數(shù)以千計(jì)的計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。他們通過(guò)改變衍射光柵的刻痕距離、硅薄膜的厚度以及硅薄膜背面反射層的數(shù)量和厚度來(lái)尋求最佳的太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)方案。研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)和工程教授萊昂內(nèi)爾?金默靈說(shuō)：“計(jì)算機(jī)模擬(結(jié)構(gòu))的性能比任何其他結(jié)構(gòu)的要好得多，當(dāng)硅薄膜為2微米厚時(shí)，光能轉(zhuǎn)換成電能的效率提高了50%。”
在獲得了理想的設(shè)計(jì)后，研究小組通過(guò)實(shí)際的測(cè)試對(duì)其進(jìn)行了確認(rèn)。金默靈表示，研究人員完善了光電池的結(jié)構(gòu)，并將其制造出來(lái)。測(cè)試確認(rèn)了計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)的正確性，該結(jié)果已引起了工業(yè)界的興趣。
研究人員表示，至今所完成的工作僅僅是走向?qū)嶋H高效光電池商業(yè)化生產(chǎn)的第一步，今后他們還需要通過(guò)不斷的模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試以及更多的制造工藝和材料研究，對(duì)新型光電池進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。金默靈認(rèn)為，如果太陽(yáng)能利用產(chǎn)業(yè)保持目前的需求勢(shì)頭，那么新型光電池有望在未來(lái)3年內(nèi)得到應(yīng)用。
