太陽(yáng)能是各種可再生能源中最重要的基本能源，太陽(yáng)能光伏電池是把太陽(yáng)輻射能轉換成電能。太陽(yáng)能電池種類(lèi)繁多，晶體（單晶和多晶）硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)大規模應用，我國是全球最大的晶體硅太陽(yáng)能電池制造和供應商，由于大多數的原材料和設備國產(chǎn)化，硅太陽(yáng)能電池發(fā)電的成本一直在下降，與煤發(fā)電的成本有可比性。值得關(guān)注的是目前只有制備硅太陽(yáng)能電池正面銀柵線(xiàn)的銀漿材料還被國外企業(yè)壟斷，導致銀漿占硅太陽(yáng)能電池的成本一直在上升。因此深入研究硅太陽(yáng)能電池的機理，開(kāi)發(fā)制備能夠提高太陽(yáng)能電池的效率和降低生產(chǎn)成本的新型銀柵線(xiàn)的新技術(shù)和新材料是全球具有挑戰性的研發(fā)創(chuàng )新課題。
近日，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授課題組將提高硅太陽(yáng)能電池效率的機理研究及開(kāi)發(fā)新型銀柵線(xiàn)的新技術(shù)和新材料作為重要的研究方向，并作為所承擔的廣東省創(chuàng )新團隊重大項目的核心任務(wù)之一。在提高硅太陽(yáng)能電池效率的機理方面，研究團隊是國際上首次利用原子力顯微鏡的開(kāi)爾文探針對晶體硅太陽(yáng)能電池不同界面之間的表面電勢進(jìn)行探測，發(fā)現了不同界面之間的表面電勢變化與晶體硅太陽(yáng)能電池轉換效率之間的關(guān)系。這一發(fā)現使得團隊對晶體硅太陽(yáng)能電池的工作原理有了更深刻的認識，對改善晶體硅太陽(yáng)能電池性能、提升太陽(yáng)能轉換效率提供了重要的理論依據。
樣品制備以及開(kāi)爾文探針力顯微鏡工作示意圖
不同界面之間表面電勢變化
玻璃粉作為制備硅太陽(yáng)能電池銀漿材料的重要成分，在其中起著(zhù)刻蝕減反層氮化硅的作用，玻璃粉的成分直接關(guān)系著(zhù)電池性能的好壞，傳統含鉛玻璃粉在高溫燒結過(guò)程中，首先氧化鉛與氮化硅發(fā)生刻蝕反應，隨著(zhù)溫度進(jìn)一步升高，柵線(xiàn)中的銀開(kāi)始氧化溶解到玻璃熔體中進(jìn)一步與氮化硅反應，反應還原出大量納米顆粒在銀/硅界面的玻璃層中。銀納米顆粒的密集程度直接影響著(zhù)電池的性能。為了改善銀/硅接觸，使得在界面玻璃層中能夠得到更加密集的銀納米顆粒，新型玻璃粉的開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。
近日，潘鋒教授課題組在玻璃粉的研制方面取得了重要進(jìn)展，開(kāi)發(fā)取得了一種新型的摻銀玻璃粉，形成了中國在這個(gè)領(lǐng)域的自主的知識產(chǎn)權。該玻璃粉與傳統玻璃粉相比有著(zhù)更加低的玻璃化轉變點(diǎn)，有利于晶體硅電池的低溫燒結；同時(shí)利用摻銀玻璃粉，有著(zhù)更加密集的銀納米顆粒在銀/硅界面玻璃層中，使得電池的接觸電阻大幅減小，效率進(jìn)一步得到提升。
傳統玻璃粉與新型摻銀玻璃粉在晶體硅電池燒結過(guò)程中的示意圖
資料來(lái)源：北京大學(xué)
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