- 美實(shí)驗(yàn)室提出具有三維納米圓錐結(jié)構(gòu)的太陽能電池
- 這一結(jié)構(gòu)可以將光電轉(zhuǎn)換效率提高80%
北美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)的徐俊博士及其所帶領(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)之上還覆蓋了一層p型多晶碲化鎘(polycrystalline cadmium telluride)以形成PN結(jié)，并用來吸收光子，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。”橡樹嶺國家實(shí)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)獨(dú)特的電場分布提高了光電轉(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)體材料中缺陷的方法也同樣重要。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更低的材料制作，從而降低成本。
“我們的三維結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的內(nèi)建電場分布，這一電場分布可以提高電荷傳輸效率并最終提高光電轉(zhuǎn)換效率”徐俊博士說到，“我們設(shè)計(jì)的核心部分在于納米圓錐尖端會產(chǎn)生高強(qiáng)電場，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光伏專家會議已經(jīng)接受了關(guān)于該三維納米圓錐電池的兩篇論文,“Efficient charge Transportin Nanocone Tip-Film Solar Cells”和“Nanojunction solarcells based on polycrystalline Cd Tefilmsgrownon Zn Onanocones”，屆時(shí)將與其他論文一起結(jié)集出版。
