纳米结构让硅薄膜太阳能电池成本减半

2011-10-21 13:51 来源: 科技日报
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  据美国物理学家组织网近日报道,新加坡科学家将一个新奇的纳米结构(比人的头发丝小数千倍)置于非结晶硅制成的太阳能电池的表面,研制出了一种转化效率高、成本低的新型薄膜太阳能电池。科学家们认为,最新技术有望将太阳能电池的制造成本减半。

  目前太阳能电池一般都由高品质的硅晶体制成,因此,大大提高了其制造成本,限制了太阳能电池在全球大规模的应用。南洋理工大学(NTU)和新加坡微电子研究院(IME)的科学家制造出的这种新的薄膜硅太阳能电池则解决了这个问题。

  科学家们首先使用品质比较差、厚度仅为传统太阳能电池所用硅晶体百分之一的非结晶(不定形)硅薄膜,制造出了一种薄膜硅太阳能电池,大大降低了太阳能电池的制造成本。

  但这种电池在将太阳光转化为电力方面的效率较低,为此,科学家们使用纳米技术在非结晶硅太阳能电池表面制造出了一种独特的纳米结构,改进了这种薄膜硅电池的转换效率,增加了能源输出。新的纳米结构硅薄膜太阳能电池产生的电流是34.3毫安/平方厘米,与传统电池的输出电流(40毫安/平方厘米)相当。

  该研究项目的领导者、新加坡微电子研究院高级研究员纳瓦·辛表示:“新的纳米方法让这种薄膜太阳能电池获得了有史以来最高的短路电流密度以及5.26%的转化效率。”

  然而,一般晶体硅电池的转化效率为20%至25%。纳瓦·辛认为,鉴于短路电流密度与转化效率直接相关,通过不断改进填充率、增加开路电流的电压,能让这种硅薄膜太阳能电池的转化效率最终提高到与晶体硅太阳能电池相当。他们接下来将集中于探索其他捕光策略,比如使用表面等离子体光子学技术来捕光等。

  南洋理工大学电机与电子工程学院院长郑世强(音译)表示,太阳能电池要想在全球各地“遍地开花”,提高低成本太阳能电池的转化效率非常重要。南洋理工大学一直致力于研究便宜高效其容易制造的太阳能电池,以便太阳能电池在未来的可再生能源家族中发挥更大的作用和影响力。

  新加坡微电子研究院院长孔迪立(音译)表示:“薄膜太阳能电池的需求量在2013年可能会翻番。”