使光伏太阳能电池更高效

时间：2022-03-21 08:16:14 来源：

最大限度地利用入射的太阳辐射取决于使用全部光谱的光和红外辐射。红外线中有很多功率？不是当前光伏电池正在收获的东西。

光伏太阳能电池通过吸收光将太阳能转化为电能。但是，不同的材料吸收不同波长的光。最高效的电池由多种材料制成，这些材料可以共同捕获阳光中较大的电磁辐射。当今最好的太阳能电池仍缺少一种可以利用太阳的一部分红外光的材料。很近，但是却有很大一部分能量未得到利用。缺少的是将红外线转换成电的层。

为了迈向更高效率的太阳能电池迈进了一步，包括密歇根大学教授在内的国际团队已经使最常用的模型无效，以解释称为高度失配合金的独特材料类别的行为。这些不匹配的合金仍处于实验开发阶段，是使用常规晶体生长技术不会自然地混合在一起的元素的组合。

密歇根大学材料科学与工程系和物理系教授雷切尔·高德曼（Rachel Goldman）教授在某种程度上将它们与均质牛奶进行了比较，在均质牛奶中，自然分离的高脂奶油和低脂牛奶被迫在高压下混合在一起。

高盛说，新的混合方法如“分子束外延”。允许研究人员结合不同的要素。结果比光滑的牛奶更引人注目。高度错配的合金具有非常不同的特性，高盛说。 “您可以只添加一种元素，即可大大改变合金的电学和光学性能。” Goldman的团队制作了砷化镓氮化物样品，氮化镓是一种高度失配的合金，掺入氮气，可以利用未充分利用的红外辐射。

高盛的团队包括爱尔兰廷德尔国家研究所的研究人员以及其他UM物理学家和工程师。该团队使用了新的分子束外延技术来哄骗氮与其他元素混合。分子束外延涉及汽化失配元素的纯样品，并在真空中将它们组合。

接下来，研究小组测量了合金将热量转化为电能的能力。他们想确定其百万分之十的氮是作为单个原子还是作为簇分布。他们发现，在某些情况下，氮原子已经聚在一起，这与流行的“禁带反交叉”法相反。模型预测。

高盛解释说，“我们已经通过实验证明了带抗交叉模型太简单了，无法解释高度不匹配的合金的电子性能。它不能定量地解释它们的几种非凡的光学和电子性能。。原子团簇对合金膜的电子性能有重大影响。

高盛说，如果研究人员能够学会控制这些团簇的形成，他们就能制造出更有效地将光和热转化为电能的材料。 “更高效率的热电设备的可用性将使从发电厂和汽车发动机产生的废热中发电变得更加实用。”

该小组的研究成果最新在线发表在《物理评论B》上。该论文的标题为“氮化镓砷中电子有效质量的氮组成依赖性”。

自2008年以来，光伏世界一直处于较低的位置，当时的索赔和新版本发布迅速而激烈。那时，最高的索赔要求是光谱的40％。在光谱中添加红外线将大大增加索赔要求。

应该研究推动分子束外延，还是其他足够远的过程来构建分子，以可靠地利用改进的光伏技术来进行红外收获，并且以较低的成本实现光伏业务的巨大发展。收集时会有巨大的性能差异。如今，仅靠光谱的红外部分，热太阳能就可以使从家用供暖到公用事业规模的火力发电厂的可行能源生产。光伏技术需要这项研究才能成功竞争。业界需要推动降低投资成本和更强大的面板。

光伏越来越接近广泛的生存能力，而不是一个不容错过的竞争时刻。

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯

资源：在通往全光谱光伏太阳能电池的道路上

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