太陽電池用增透陷波微納結構
我國在太陽能電池領域內的整體技術水平與美國、德國、日本等發達國家相比還有相當大的差距。我國太陽能光伏技術的研究和開發工作絕大部分還處在跟蹤或追趕發達國家的狀態。真正屬于我國光伏企業所自有的太陽能電池關鍵技術還不多。不少企業在國際光伏行業產品競爭中存在著由于生產技術水平低下而被淘汰的風險。 近幾年來,我國第二代太陽能電池的理論和實驗研究已經取得了長足性的進展,并處在一個由科研成果到產業化轉變的關鍵階段。但與此同時,我們也看到盡管薄膜電池在很大程度上解決了太陽能電池的成本問題,但是其效率卻還相當低。本技術就是針對太陽電池的這一需求而發展的。 提高轉換效率,最有效的辦法是表面減反。表面減反包含兩層意思,一是增透結構,即讓光波從外界第一次遇到材料表面時光波從表面的反射盡可能少,二是陷波結構,即讓光波在材料內部傳輸時光程盡可能大,從而被材料吸收的盡可能多。國際上近年對表面減反進行了諸多的探索,如L. L. Ma進行了變折射率多孔硅多層的減反表面研究,在3000-28000cm-1波段范圍內實現了硅表面5%以下的反射。瑞士Paul Scherrer研究所的R.H. Morf設計了用于太陽能電池陷波的階梯層疊的一維正弦衍射光柵結構。以上小組的研究都表明,合理設計和制備光伏材料表面的微納周期結構,是一種非常有效地增加太陽能電池的太陽光能量利用率,大幅度提高太陽能電池的轉換效率的技術方法。但以上的研究,都沒有從同時考慮太陽光光波的自然光特性及寬角譜入射這兩個特點入手在矢量衍射理論領域進行增透及陷波的設計。 本技術具體性能指標是: 1.硅表面自然光寬波段(300-2100nm)寬角譜(±30o)減反(R<2%) 2.陷波效率>1000%。
上海理工大學
2021-04-11