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麻省理工大学研发新型太阳能电池可有效提高转化率并降低成本

2016-09-18 296浏览 标签: 太阳能美国MIT

项目背景

     在世界的许多地方,太阳能发电的成本已经与传统化石燃料发电的成本接近,但是清洁能源发电仅占世界电力总和的1%。太阳能电池和光伏都是将太阳能转化为电能,在促进全球范围内的太阳能发电有很大的推动作用;但研发人员在扩大技术应用方面仍然存在巨大挑战,例如太阳能电池所面临的高昂成本与高效转化效率之间的平衡问题。


项目内容

    

近日,麻省理工学院官网发布消息称其与马斯达尔研究所的研发人员合作成功研发了一种低成本、高转化率的太阳能电池新技术


研发人员通过将两种不同层太阳光吸收材料结合在一起来吸收更大范围的太阳能,并将这种太阳能电池称之为“step cell”。为了使两层材料更好的吸收太阳能,两层材料排列为梯形状,并且下面的一层材料会暴露出来。通常情况下,这种形式的电池费用比较贵,但研发人员成功研制了一套新型、低成本的“step cell”生产工艺。  


理论上而言,“step cell”电池的转化效率可以达到40%以上,研发人员表示此次研发的新型太阳能电池预计实际转化效率可以达到35%。


与传统太阳能电池相比,此新型太阳能电池的技术创新点如下表所示:



此次研发的“step cell”电池是由砷化镓磷化(GaAsP)层材料和硅层材料组成,其中砷化镓磷化(GaAsP)材料位于上层,主要吸收高能光子(蓝色光、绿色光和黄色光)而底层硅材料主要吸收低能光子(红外光),这样可实现全光谱的应用,提高转化效率。


 研发人员研究发现,当上层的砷化镓磷化(GaAsP)层材料将下层的硅材料全部覆盖时,低能光子便会被硅锗材料(砷化镓磷化层材料的生长基底)所吸收,从而降低太阳能电池的转化效率,通过去除掉部分上层砷化镓磷化(GaAsP)层材料将下层硅材料暴露出来便可大大提高太阳能电池的转化效率。同时研发人员在实验的基础上进行了模拟研究,确定了砷化镓磷化(GaAsP)层材料与下层硅材料的最优化结构,从而达到最高的转化效率。  


      动态链接:New solar cell is more efficient, costs less than its counterparts

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