据外媒报道,德国航空航天中心(DLR)的研究人员基于由硅和锗(Si/Ge) 制成的超薄氢化非晶态多量子阱(MQW)制造了一种半透明太阳能电池。
(图片来源:onlinelibrary.wiley.com)
研究人员Hosni Meddeb表示:“这种新颖的半透明太阳能电池技术,能够提供多种集成机会,适合建筑和窗户的玻璃立面、车辆天窗等不同应用。除了收集太阳能,通过定制设计还可以实现多种功能,如美学外观、视觉舒适性和热管理。”
量子阱是插入电池层的薄纳米结构,可以改变带隙等性质。以前的光伏研究采用单量子阱(SQW)纳米结构,本项研究的新颖之处在于赋予其“多”构型。研究人员表示:“这为光学设计和带隙工程提供了额外的自由度。”另外,MQW在光伏性能和透明度方面都有优势。
研究人员构建了若干带有MQW或SQW的太阳能电池,并比较其在标准光照条件下的性能,以评估前者的优势程度。采用直流磁控溅射技术(DC magnetron sputtering)沉积前后电极,在13.56MHZ频率下通过低温等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备半导体功能层,并在100C下对电池进行30 分钟的退火处理。
研究人员表示,在开路电压和填充系数方面,由六个2.5纳米MQW组成的电池,比基于20纳米SQW的器件表现得更好,功率转换效率达到3.4%,平均可见光传输水平约为33%。据介绍,相应的光利用效率超过1.1%,堪称无机半透明太阳能电池技术中最顶级的技术之一。
目前,该团队正在尝试,将这种新型半透明太阳能电池技术应用于建筑集成光伏,并进行相应的技术经济和生态评估。Meddeb表示,这种超薄膜光伏概念富有前景,在低材耗、快速制造和降低成本方面具有技术优势,更容易实现商业化。