近日,挪威EnSol AS与英国莱斯特大学(University of Leicester)宣布,“发现了与第-四代太阳能电池相关的基本原理”。该原理可实现非常高的转换效率,而且有可能低成本制造太阳能电池。之所以将此次的太阳能电池称为“第-四代”,是因为其定位是量子点型之后的下一代太阳能电池。EnSol公司表示,目标是在2016年之前实现实用。
该“第-四代太阳能电池”是一种将直径为10~100nm的“纳米粒子”混入透明介质中,并在玻璃底板上涂布极薄的一层而成的薄膜太阳能电池。据称,这种纳米粒子受到太阳光照射时,会释放出“热电子(Hot Electron)”并产生电动势。这种太阳能电池连波长超过2μm的红外线都可用来发电,与现有硅类太阳能电池相比,可提高能量转换性能。
莱斯特大学海报展示的此次太阳能电池的概要莱斯特大学物理与天文学系教授克里斯·宾斯表示,“只要是光滑的表面,材料可在如玻璃窗及大楼墙壁等任意地方喷涂,使其变成太阳能电池”,因此与商业电力相比,有望大幅降低发电成本。由于活性层非常薄,因此还可能实现保证透明性的“发电窗玻璃”。
EnSol公司此次未公开纳米粒子的成分。不过,莱斯特大学的宾斯教授介绍,“纳米粒子不是(称为量子点的)GaAs等半导体粒子,而是金属粒子,还可将其表面等离子体共振(SPR)效果用于电子释放”。
最近,利用SPR的太阳能电池的相关论文急剧增多。不过,大多数技术将SPR用于提高发电用太阳光的吸收率,或者扩大波长宽度范围。此次的技术与以往的不同点在于,纳米粒子在产生SPR效果的同时,还可作为电荷供应源。
在绝缘性薄膜上层叠纳米粒子的情形层叠纳米粒子以外的材料时EnSol公司与莱斯特大学的分工为,莱斯特大学负责开发并供应纳米粒子,EnSol则利用纳米粒子制造电池单元。尽管目前只能在真空装置中制造层叠各种材料的小单元,但在不久的将来,该公司将导入采用玻璃底板制造4cm见方的稍大单元的装置。EnSol表示,“当前的目标是实现20%以上的转换效率”。
注:多数情况下,第1代太阳能电池池是指结晶硅类太阳能电池,第二代是指薄膜太阳能电池,第三代多指量子点型太阳能电池。
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