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获得效率超过25%的非晶硅太阳能电池的策略
2022年06月13日    阅读量:     新闻来源:中国玻璃网 meesm.com  |  投稿

近年来,世界各地的工程师一直在开发各种新技术,以更可持续地生产和储存能源。这些技术包括太阳能或光伏电池,这是一种可以将太阳光转换为电能的电气设备。

硅异质结(SHJ)太阳能电池和钙钛矿/SHJ串联太阳能电池是两种很有前途的太阳能电池。这两类太阳能电池都是用氢化非晶硅(a-Si:H)制造的,非晶硅是硅的一种非晶形式,也常用于制造薄膜晶体管、电池和液晶显示器。

A-Si:H由于其低缺陷密度、可调导电性和其他优点,已被用于制造光伏电池多年。由于这种材料的优势在很大程度上取决于氢和硅在3D空间中的配置,工程师必须能够以高精度控制材料的微观结构,以制造高性能的器件。

过去,材料科学家曾试图使用类金属化学元素硼来掺杂非晶硅,以更有效地从太阳获取光线。然而,到目前为止,其中大多数都取得了糟糕和不可靠的结果。

中国科学院(CAS)、中卫新能源和阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员最近推出了一种新策略,可以显著提高硼掺杂Si:H薄膜的效率。这一策略在《自然能源》(Nature Energy)杂志上发表的一篇论文中介绍,本质上需要光浸泡薄膜。

刘文柱和他的同事在论文中写道:“由于非晶四价硅中三价硼的有效掺杂效率极低,SHJ器件的集光受到其填充因子(FFs)的限制,FFs是电荷载流子传输的直接度量。”。“开发出具有最低FF损耗的高导电性掺杂a-Si:H是一项具有挑战性但至关重要的工作。我们报告说,光浸泡可以有效提高掺硼a-Si;H薄膜的暗电导。”

在他们的实验中,刘和他的同事发现光可以诱导非晶硅中弱束缚氢原子的扩散和跳跃。这反过来又激活了硼掺杂,增强了材料的光捕获能力。研究人员报告的这种效应是可逆的,研究小组发现,一旦太阳能电池不再发光,这种材料的暗电导率就会随着时间的推移而自发降低。

刘和他的同事通过使用该策略来提高SHJ太阳能电池的效率来测试其策略的有效性。然后,他们在25℃的标准温度下评估了太阳能电池的性能掳C、 使用太阳光模拟器。

总的来说,他们用他们的方法掺杂的太阳能电池显示出显著的认证总面积功率转换效率为25.18%,在244.63鈥塩m2晶圆。这些结果是非常有希望的,可以在他们的下一步研究中进一步改进。

该研究团队最近的工作可能对SHJ太阳能电池和硅基光伏的发展具有重要意义。未来,他们提出的战略可用于增强现有和新开发太阳能技术的采光性能。

漏 2022科学X网络

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