微小的 3D 结构可提高太阳能电池效率

时间：2021-06-09 15:57:54 来源：

一种构建特殊太阳能电池的新方法可以显着提高它们的效率。细胞不仅由薄层组成，它们还由专门排列的纳米块组成。由马丁路德大学哈勒-维滕贝格 (MLU) 领导的国际研究小组的一项新研究表明了这一点，该研究发表在科学期刊Nano Letters 上。

微小的 3D 结构可提高太阳能电池效率

市售太阳能电池大多由硅制成。MLU 创新能力中心 (ZIK) “SiLi-nano”的物理学家 Akash Bhatnagar 博士说：“根据硅的特性，说它们的效率可以无限提高是不可行的。”因此，他的研究团队正在研究发生在某些材料中的所谓异常光伏效应。反常的光伏效应不需要 pn 结，否则会使电流在硅太阳能电池中流动。电流的方向由相应材料的不对称晶体结构在原子水平上确定。这些材料通常是氧化物，它们具有一些重要的优点：它们更容易制造并且更耐用。然而，它们通常不会吸收太多阳光并且具有非常高的电阻。“为了利用这些材料及其效果，需要创造性的细胞结构来加强优势并弥补劣势，”该研究的主要作者 Lutz Mühlenbein 解释说。

在他们的新研究中，物理学家引入了一种新的细胞结构，即所谓的纳米复合材料。他们得到了来自 Bergakademie Freiberg、莱比锡莱布尼茨表面改性研究所和印度 Banaras 印度大学的团队的支持。在他们的实验中，研究人员将厚度仅为几纳米的典型材料的单层堆叠在一起，并用垂直延伸的氧化镍条抵消它们。Bhatnagar 解释说：“这些条带充当了阳光转化为电能时产生的电子的快速通道，这些电子旨在到达太阳能电池中的电极。”这正是电子必须穿过每个单独的水平层否则会阻碍的传输。

新架构实际上将电池的电输出增加了五倍。新方法的另一个优点是非常容易实现。“材料自行形成这种所需的结构。不需要极端的外部条件来迫使它进入这种状态，”Mühlenbein 说。研究人员现在提供了初步可行性研究的想法也可以应用于氧化镍以外的材料。后续研究现在需要检查这种太阳能电池是否以及如何能够以工业规模生产。

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