@ 2020.10.20 , 00:01

如此简单的设计就能将太阳能电池的效率提升25%

在一项新的研究中,英国,葡萄牙和巴西的科学家团队发现,在太阳能电池板上刻蚀浅层光栅线可使晶体硅(c-Si)产生125%的电流。

约克大学的光伏研究员克里斯汀·舒斯特(Christian Schuster)解释说:“我们发现了提高薄型太阳能电池吸收效率的简单方法。研究表明,我们的技巧实际上可以与设计更复杂的吸收增强设备相媲美,同时还可以吸收更多的平面光线,反射更少。”

团队说,到目前为止,简单的光栅设计仅获得了少量的能源收益。这导致了理论上更复杂的结构调整,更不用说各种基于太阳能的替代设计,包括反太阳能板,集光藻类和透明太阳能电池。

尽管每个发现都值得期待,但舒斯特的团队说,对现有太阳能电池技术进行非常简单的调整,就可以显著提高它们吸收太阳光的能力。

研究人员没有关注基于自然纹理或计算算法的新结构,而是着眼于确定哪些核心因素,可为阳光的散射和衍射提供优化图案。

他们的目标是通过捕获更多的阳光使太阳能电池吸收更多的能量,同时使自身反射更少。

他们的模型表明,以简单的周期性,准随机结构排列的光栅线优化了“光子域”的性能:光子结构中的区域,其中基本衍射元件以一维方式周期性排列。

在实验中,该团队模拟了图案的光子域性能,电池板由仅1微米厚的结晶硅平板制成。

结果表明,具有重复单元随机旋转的图案的光栅线,比任何传统太阳能电池产生的电流都要大,其产生的能量大约是没有格栅线设计的传统太阳能电池的125%。

此外,由于其固有的简单性,该团队表示,类似棋盘格的设计可能更易于工业生产,并且比其他更复杂的纳米结构太阳能电池更坚固。

研究人员承认,在工业制造过程中(取决于用于制造和封装电池的某些材料),成品的效果可能不如实验室里的样品。改变平板的蚀刻深度或尺寸会产生影响。但他们在此指出的设计原则可能会对太阳能电池以及相关领域产生积极影响——如隔音板,防风板,防滑表面的设计等。

他们的报告发表在Optica上。

https://www.sciencealert.com/checkerboard-design-for-solar-panels-boosts-light-absorption-by-125-study-shows


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