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二氧化锡可有效提升太阳能发电效率 半导体也有透明材料?

光伏电池组件  来源:环球科学大观    2020/4/29 8:53:12  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:能源危机一直是一个老生常谈的话题,开发新型可再生能源和提高能源的利用率才是生产与发展的长久之计。其中太阳能的发展受到全球研究人员的瞩目,因为太阳能取自太阳,对人类而言可谓取之不尽用之不竭,但太阳能到电能或化学能的转化效率一直为人所诟病,这也是发展太阳能技术的一大瓶颈。

研究太阳能电池就离不开半导体。通常,颜色越透明,导电性能越好,半导体的性能就越优良。我们生活中经常可以见到透明材料,例如玻璃,塑料等等;也有许多的半导体例如二氧化硅、二氧化钛。但是,唯一不常见的就是既透明又能导电的材料,这二者一直无法完美地结合在一起,直到二氧化锡走入科学家们的眼中。近期,研究人员发现二氧化锡这种材料兼具透明和良好的导电性能,是一种绝佳的半导体材料。

迁移率是衡量半导体性能好坏的重要指标,它与物质内部电子的移动速度息息相关。二氧化锡中的锡和氧以离子键的方式结合在一起。研究人员发现,二氧化锡薄膜中的电子迁移率非常高,如此高的迁移速率使得二氧化锡能够兼备导电和透明的特性。半导体是制造计算机芯片和太阳能电池板的基础。据悉,这种材料的发展将会应用于下一代LED灯、光伏太阳能电池板或触敏显示技术。

实际上,自1960年以来二氧化锡就开始在工业上应用,包括气体传感器和太阳能设备的透明电极。二氧化锡内部电子的高流动性使其成为这些应用产品的必备材料。对于大多数应用而言,电子的流动性越高越有利。但唯一不足的是,二氧化锡只有在大块的晶体中才会表现出如此高的电子迁移率,从而兼具透明状态和高导电性。研究人员表示,二氧化锡在薄膜中表现出的迁移率最高。对二氧化锡来说,提高迁移率不仅可以提高材料的导电能力,而且还可以提高材料的透明度。

半导体越透明,透过的光就越多。基于这一点,将其应用于太阳能电池简直最合适不过。研究人员将二氧化锡制作成薄膜后发现,这种薄膜可透过的波段包括可见光和近红外光(太阳能能量的主要集中区域),这对于光伏太阳能电池板的转换率有很大的益处,大大提升了太阳能电池板的功率。

除此以外,这种透明的二氧化锡材料还可以用于增强触摸屏显示器(具有更高的精准度和响应速度)或更高效LED灯。后期,科学家还会考虑在二氧化锡薄膜中掺入其他物质,或增加缺陷,使得这种材料在小块晶体中也能表现出优良的特性。


原标题:二氧化锡可有效提升太阳能发电效率 半导体也有透明材料?

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