在太陽能電池表面玻璃上，沉積一層透明導(dǎo)電氧化物納米晶體，形成高散射效應(yīng)，使光束產(chǎn)生更多的電子，可增強光的吸收。




把透明導(dǎo)電氧化物納米晶體層沉積到太陽能電池表面，可形成高散射效應(yīng)，使光束產(chǎn)生更多的電子，來源： 佛勞恩霍夫研究所

為了使太陽能電池成為一種有競爭力的替代技術(shù)，替代其他可再生能源，研究人員正在研究不同的替代選擇。在步驟上，正確的方向是采用新工藝，改變硅太陽能電池的表面。通過創(chuàng)造不同的表面納米結(jié)構(gòu)，太陽能電池的能量收集性能就可以得到改善。

歐盟資助的研究項目“納米到生產(chǎn)”項目（N2P：Nano To Production）的研究人員就在研究納米結(jié)構(gòu)表面，用于太陽能電池。同時，在德國德累斯頓（Dresden）佛勞恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute），研究人員在集中開發(fā)大氣壓等離子體化學(xué)蝕刻（AP-PCE：atmospheric pressure plasma chemical etching）工藝。這項技術(shù)可以替代濕化學(xué)處理方法（wet chemical processing approach），用于太陽能產(chǎn)業(yè)。優(yōu)勢在于，大氣壓等離子體化學(xué)蝕刻勝過蝕刻技術(shù)依賴的濕化學(xué)處理，例如，可以減少化學(xué)廢料，成本有效，而且減少了操作。大氣壓等離子體化學(xué)蝕刻用于改進晶硅太陽能硅片表面，可精密到納米尺度。研究人員已經(jīng)提高了1%的太陽能電池效率，就是從16%提高到17%，因為他們使背面非常光滑。

納米到生產(chǎn)項目的科學(xué)家們，在瑞士納沙泰爾（Neuchatel）洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL：Ecole Polytechnique Federale de Lausanne），卻正在努力改進不同的太陽能電池，就是薄膜硅太陽能電池。目前，這些太陽能電池只能利用大約7%的陽光，低了40%左右的效率，這是對比傳統(tǒng)硅晶片電池而言。但是，這種薄膜太陽能電池更便宜，更環(huán)保，因為它們的生產(chǎn)需要較少的時間、材料和能源。瑞士研究人員正在改變太陽能電池的頂部玻璃結(jié)構(gòu)，他們沉積一層納米尺寸的晶體，就是透明導(dǎo)電氧化物（TCO：transparent conductive oxide），就沉積到玻璃上。這一層提供了高散射效應(yīng)，光束會產(chǎn)生更多的電子，因為會經(jīng)過較長距離穿過電池，這就增強了光的吸收。研究人員已經(jīng)成功實現(xiàn)了30%的增效，這是對比標(biāo)準薄膜太陽能電池而言。

另一種工藝也可以提高薄膜硅太陽能電池的效率，就是改變表面結(jié)構(gòu)，引入超快脈沖激光輻照（ultrafast pulsed laser irradiation）。新加坡制造技術(shù)研究所（Singapore Institute of Manufacturing Technology）的研究人員表明，這種輻照形成一種納米尖峰模式（nanospike pattern），在硅表面減少反射光。這樣，更多的光線就會被吸收。

新工藝創(chuàng)造了納米結(jié)構(gòu)的表面，大大提高了太陽能電池的效率。因為降低了制造成本，未來太陽能電池的投資興趣會顯著增加。

本文為麻省理工《科技創(chuàng)業(yè)》原創(chuàng)文章，未經(jīng)書面許可，嚴禁轉(zhuǎn)載使用。