
黑硅太陽(yáng)能電池
黑硅是一種對光的吸收非常高的硅材料,其對近紫外至近紅外波段的光(0.2-1.2nm)具有一致高吸收。20世紀90年代末,美國哈佛大學(xué)的E. Mazu:教授在研究飛秒激光與物質(zhì)相互作用的過(guò)程中獲得了一種新材料一黑硅(Black Silicon, BS)。
2012年,NREL的J. Oh等制備的黑硅太陽(yáng)能電池的轉化效率18.2%。同年,中國科學(xué)院微電子研究所也已在多晶黑硅太陽(yáng)能電池的研究上取得了重大突破,其生產(chǎn)出的多晶黑硅太陽(yáng)能電池的轉換效率達到了17.88%。
日前,復旦大學(xué)光科學(xué)與工程系某課題組通過(guò)在p型單晶Si(100)上擴散磷制備pn結,利用化學(xué)刻蝕方法在n型發(fā)射極中形成多孔黑硅,并利用該種黑硅材料制備出高效太陽(yáng)能電池。采用黑硅材料制備出的電池效率達到18.97%,突破了國際上同類(lèi)結構電池的最高水平。
由于硅納米晶帶隙高于晶硅,該黑硅電池的開(kāi)路電壓也就高于相應的平面硅電池。而且,發(fā)射極的梯度帶隙結構還抑制了前表面電子和空穴的復合。由于短波長(cháng)范圍吸收度高,因此短波長(cháng)處的光伏響應也較好。
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