蜂窩納米結構的基板包括氧化鋅陣列的納米柱,或者采用蜂窩陣列的微孔或納米孔,蝕刻進透明導電的氧化層,進行太陽能電池的沉積,
有一個大膽的新設計,用于薄膜太陽能電池,大大減少所需要是硅,而且可提高效率,這個新設計產生于行業和學術的合作,合作者是瑞士歐瑞康太陽能公司(Oerlikon Solar)與捷克共和國(Czech Republic)科學院物理研究所的光伏組。
這張掃描電子顯微鏡(SEM)照片顯示了納米結構的氧化鋅層,瑞士奶酪設計用于非微晶疊層太陽能電池。布拉格物理研究所來源:布拉格物理研究所
有一個長期的選擇,就是低成本,高產量的太陽能電池板工業生產,采用豐富的原料,這可見于非晶硅太陽能電池(amorphous silicon solar cells)和微晶硅串聯電池(microcrystalline silicon tandem cells),又稱非微晶疊層(Micromorph),收回能源投資只需一年。
然而,這些電池有一個缺點,就是穩定的電池板效率較低,低于目前占主導地位的晶體晶圓為基礎的硅效率,說明米蘭•萬耐??耍∕ilan Vanecek),他負責布拉格物理研究所的光電組。
“為了使非晶硅和微晶硅電池更穩定,它們就需要非常薄,因為有緊密的間距位于電觸點(electrical contact)之間,由此產生的光吸收是不夠的,”他說。“他們基本上是平面器件。非晶硅厚度有200至300納米,而微晶硅厚度超過1微米。”
這個小組的新的設計集中于光學密集電池(optically thick cells),有很強的吸光力,而電極之間的間距仍然非常緊密。他們描述了這種設計,發表在美國物理研究所的雜志《應用物理通訊》(Applied Physics Letters)上。
“我們的新的太陽能電池三維設計依賴成熟、強大的吸光器沉積技術(absorber deposition technology),屬于等離子增強的化學氣相沉積(chemical vapor deposition),這一技術已經用于非晶硅為基礎的電子器件,是為液晶顯示器生產的。我們只是增加了一種新的納米結構基板,以沉積太陽能電池,”萬耐希克說。
這種納米結構的基板包括一個陣列的氧化鋅(ZnO:zinc oxide)納米柱,或者也可以采用“瑞士奶酪”蜂窩陣列的微孔或納米孔,蝕刻進透明導電的氧化層(氧化鋅)。
“這后一種方法證明是成功的,可用于太陽能電池沉積,”萬耐??岁U述。“潛在地說,這些效率預計范圍相當于當前的多晶硅太陽能電池(multicrystalline wafer solar cells),這種電池主導太陽能電池的工業生產。而顯著降低成本的是非微晶疊層電池板,它具有同樣的電池板效率,等同于多晶硅電池板(multicrystalline silicon panels),就是12%到16%,可以提高它們的工業規模生產。”
下一步是進一步優化,繼續提高效率。