鉅大LARGE | 點擊量:643次 | 2021年09月13日
美國展示既能吸光又能發(fā)光的太陽能電池
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)四月二十日(北京時間)報道,科學(xué)家們認(rèn)為,太陽能電池吸光越多,供應(yīng)的電力就會越多,但美國的一個科研團隊卻反其道而行之,提出并演示了一種新的設(shè)計理念太陽能電池設(shè)計得像發(fā)光二極管(LED),既能吸光又能發(fā)光。他們稱,最新設(shè)計有望讓太陽能電池突破轉(zhuǎn)化效率的極限。該團隊重要負(fù)責(zé)人、加州大學(xué)伯克利分校電子工程系教授艾利·雅布龍諾維奇說:演示結(jié)果表明:太陽能電池發(fā)出的光子越多,出現(xiàn)的電壓和獲得的轉(zhuǎn)化效率越高。
科學(xué)家們自1961年就了解,太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率存在著一個理論最大值:約為33.5%。但50年過去了,始終無人突破這一極限。2010年,科學(xué)家們讓平板單節(jié)點太陽能電池(能吸收特定頻率光波)的轉(zhuǎn)化效率達到了26%。
為了獲得更高的轉(zhuǎn)化效率,雅布龍諾維奇團隊基于吸光和發(fā)光之間的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián),提出了上述設(shè)計理念。研究人員歐文·米勒表示,當(dāng)太陽中的光子襲擊太陽能電池內(nèi)的半導(dǎo)體時,電池會出現(xiàn)電。光子供應(yīng)的能量會讓材料中的電子變得松散從而能自由移動,但這一過程(發(fā)冷光過程)可能也會出現(xiàn)新光子。新式太陽能電池背后的理念是:應(yīng)讓這些并不直接來自于太陽光的新光子能容易地從電池中逃逸。米勒表示:盡管這與直覺相悖,但從數(shù)學(xué)角度而言,使新光子逃逸會讓電池出現(xiàn)更多電壓。
米勒解釋道:從根本上而言,太陽能電池的吸光和發(fā)光之間存在著熱力學(xué)關(guān)系。讓太陽能電池發(fā)光,那么,光子就不會在太陽能電池內(nèi)失去,就會新增太陽能電池出現(xiàn)的電壓。發(fā)光越好的太陽能電池出現(xiàn)的電壓越高,轉(zhuǎn)化效率也越高。米勒表示,盡管冷光發(fā)射過程會新增電壓這一理論并不新鮮,但從沒有人想過用其來設(shè)計太陽能電池。
雅布龍諾維奇說,他參與創(chuàng)辦的阿爾塔設(shè)備公司去年使用新概念設(shè)計出的一種由砷化鎵制成的太陽能電池模型就取得了高達28.3%的創(chuàng)紀(jì)錄轉(zhuǎn)化效率。該進展應(yīng)部分歸功于他們在設(shè)計電池時,也讓光能盡可能容易地從電池中逃逸,他們使用的技術(shù)包括改進電池背面,確保出現(xiàn)的光子被反射回材料中,從而出現(xiàn)更多電力。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
雅布龍諾維奇希望能利用最新技術(shù),讓太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率超過30%。該研究適用于各種類型的太陽能電池,有望讓整個太陽能電池領(lǐng)域大大受益。科學(xué)家們將在五月六日至十一日于加州舊金山舉辦的激光器和電子設(shè)備大會上宣讀最新成果。