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MIT估计,其超薄型太阳能电池薄膜基本上是厚度约1奈米的 2D 薄层比传统太阳能电池更节能1,000倍以上。但其缺点是效率较低,且需要较现有太阳能电池更多10倍的面积,才能产生相同量的能量,因为超薄太阳能电池效率约为2%,而传统太阳能电池(PC)则可实现高达20%的效率。然而,研究人员已经计划采用堆叠超薄2D太阳能电池的层状结构,以提高其效率。
Grossman说:“我们预测的两层堆叠可能达到1-2%的效率,但当然也可能堆叠到两层以上,因而能提高效率。由2D材料制作的电池效率应该也能达到像目前“传统”PV约10-20%的效率。”
研究人员们仍在模拟原型设计所用的超薄太阳能电池材料。透过精密的模拟过程,各种拓扑结构的层叠片材使用了原子石墨烯薄膜、二硫化钼与二硒化物。这些设计的优点在于不仅较传统太阳能电池更具轻薄的优势,同时也不受氧化、紫外线辐射和环境中水分的影响这三者通常是传统太阳能电池长期稳定性的杀手。此外,相较于传统PV安装,由于新式超薄设计不需采用玻璃罩或冷却安装,因而可节省一半以上的成本。
Bernardi说:“超轻薄太阳能电池可望降低安装成本。目前基于矽晶的太阳能电池模组已经很重了,加上保护玻璃后更重。目前太阳能电池阵列占整个安装成本的60%,主要都是由于重量造成的。因此,为了实现更轻的太阳能电池,我们期望能找到一种超轻薄的机械可挠性材料,使其可用塑料封装来取代玻璃材料,以便为太阳能电池安装建立新方向。”
相较于传统太阳能电池,超薄太阳能电池的材料成本可望大幅降低。但研究人员还未能在实验室中建立这一原型,因而也无法让材料实现量产。接下来,研究人员们打算开始在实验室针对各种不同的材料配方与堆叠结构测量其效率与长期稳定性。
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