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将光电转换率提高一倍 可行吗?(图)

北极星太阳能光伏网  来源:科技日報    2014/3/26 9:55:33  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:太阳能是免费和近乎无限的,对于“能源即生命”的人类而言,没有理由视而不见、任其浪费。不过,即便是当前光电转化效率最高、也是最主流的硅片太阳能电池,也仅能将光能的四分之一加以利用。而据英国《经济学人》杂志在线发表的一篇文章指出,尽管目前,晶硅太阳能电池仍有着价格低廉、工艺成熟等显着优点,但随着石化能源枯竭带来的危机日益临近,科学家们已经开始寻找效率更高的替代者。

美国伊利诺伊州大学香槟分校的约翰˙罗格博士就是其中之一。他与美国聚光光伏组件厂商Semprius公司联合研发的新型硅片,在最新的试验项目中表现出优异的性能。其实早在2012年,Semprius公司就曾公布旗下光伏组件转换效率创造了当时的世界纪录,达到33.9%(有效面积),并获得了証实与室外检验确认。而此次,在2014年的美国科学促进会会议上,罗格宣布其光电转换效率达到了42.5%。即便封装入面板,也能够保持在35%,而经过适当的调试,最高可达到惊人的50%。

这种新型电池的秘密是什么呢?

答案是它的构造并非传统形式,而是在每块电池板中层层堆叠了四块硅片。

一般而言,太阳能电池都由半导体材料制成。每种半导体都具有一种被称为带隙的性质,带隙的不同将半导体彼此区别开来。带隙决定着一种半导体能够吸收的光线的最长波长,也控制着其从波长较短光线的光子中,所能获取的能量上限。

通常情况下,正是因为带隙的存在,传统太阳能电池难以捕获长波光线中的光子,而对短波光线光子又无法做到完全利用。

为了克服这一弊端,约翰˙罗格在制作相叠放的四块电池片时,分别使用不同的材料。其目的就是让上一层电池片的带隙最低值与下一层电池片带隙的最高值相吻合,以此类推。这样,每一层电池片都能够各自吸收掉光谱中的几种波长并将其转化为电能,同时让其他波长“漏”给下一层使用,最终实现物尽其用。

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