美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種納米錐太陽(yáng)能電池，其通過(guò)解決電荷較低的輸送問(wèn)題，從而可增加太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。
一個(gè)傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的電荷的輸送，特別是負(fù)電子和正電洞輸送，通常會(huì)受到散裝材料以及其界面所存在的缺陷所阻止，從而降低其性能，最終導(dǎo)致太陽(yáng)能電池較低的轉(zhuǎn)化效率。

“為了解決那些降低太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率的截留問(wèn)題，我們創(chuàng)建了一種納米錐太陽(yáng)能電池，通過(guò)這種對(duì)太陽(yáng)能電池的綜合處理后，其展示出更好地額電荷收集效率。”美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室化學(xué)科學(xué)部門的成員、這項(xiàng)研究的首席研究員徐軍[音]表示。

太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)是由氧化鋅制成的n形納米錐所構(gòu)成，其可作為接觸框架以及電子導(dǎo)體。這些納米錐周圍是由多晶碲化鎘制成的p型半導(dǎo)體矩陣。這些半導(dǎo)體可作為主要的光子吸收材料或者正電洞導(dǎo)體。

通過(guò)這種太陽(yáng)能電池的機(jī)構(gòu)，徐先生和他的伙伴可以讓太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率增加78%。使用相同材料、具有平面結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池可以實(shí)現(xiàn)的1.8％的轉(zhuǎn)化效率，這種電池能增加到3.2%。

“我們發(fā)明的一個(gè)重要理念是納米錐形狀可在接觸框架附近產(chǎn)生一個(gè)較高的電場(chǎng)，從而能夠有效分離、收集少數(shù)載流子，最終使得具有這種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池要比那些使用相同材料制成的具有平面結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池具有更好的轉(zhuǎn)化效率。”徐先生表示。

這種太陽(yáng)能材料除了可增加太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率之外，也有其他兩個(gè)特點(diǎn)。這種材料的合成所需費(fèi)用較低，而且出現(xiàn)半導(dǎo)體材料缺陷以及空隙的風(fēng)險(xiǎn)較低，從而可促進(jìn)了太陽(yáng)光子轉(zhuǎn)化為電力的轉(zhuǎn)化效率。

這項(xiàng)研究獲得美國(guó)能源部防擴(kuò)散研究和工程辦公室的支持，并且該實(shí)驗(yàn)室的定向研究和開(kāi)發(fā)計(jì)劃已經(jīng)接受該項(xiàng)目提出的建議。

然而，當(dāng)談到聚光太陽(yáng)能光伏電池的轉(zhuǎn)化效率，總部位于加州的Solar Junction的多結(jié)太陽(yáng)能電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)43.5％的轉(zhuǎn)化效率，這種電池的生產(chǎn)非常復(fù)雜，而且費(fèi)用也很高。 (L.J. Polintan)