光伏發電科研人員都想盡可能地利用更寬波長範圍的太陽光以獲取最大轉換效率。但是,他們(men) 僅(jin) 僅(jin) 利用了一小部分的太陽能,浪費了時間和金錢。因此,他們(men) 將氮化銦镓看作是未來組成光伏係統的寶貴材料。
科研人員通過改變銦的濃度來調整其響應,使其可以在更寬的波長範圍內(nei) 吸收太陽能。
通過對係統作更多的設計變化,其可以吸收更多的太陽光譜,從(cong) 而提高太陽能電池的效率。但是現在光伏行業(ye) 所常用的矽材料,在該波長範圍內(nei) 是受限的,不能吸收該波長範圍的太陽光。
有一個(ge) 問題:氮化銦镓是三族氮材料係的一部分,主要生長在氮化镓薄膜上。由於(yu) 氮化镓原子層和氮化銦镓原子層有不同的晶格間距,位錯導致了結構應變,限製了層的厚度和所能添加的銦的百分比含量。
因此,增加銦的百分比含量可以拓寬可以吸收的太陽光譜範圍,但是卻降低了材料容忍應變的能力。
聖地亞(ya) 國家實驗室的研究人員Jonathan Wierer Jr.和 George Wang在《納米技術》雜誌中稱,如果銦混合物生長在納米線方陣中,而不是平整的表麵上,那麽(me) 納米線的小的表麵積可以使銦殼層沿著每根線部分鬆弛,從(cong) 而釋放應變。
這種鬆弛作用啟發科研人員製造出一種銦含量為(wei) 33%左右的納米線太陽能電池。這比任何已報道過的三族氮太陽能電池的銦含量都要高。
最初的做法是將吸收基能從(cong) 2.4eV降低到2.1eV,這也是迄今為(wei) 止三族氮太陽能電池中最低的,由此擴大了可以進行光電轉換的波長範圍。
該電池的光電轉換效率很低,隻有0.3%,而目前的商業(ye) 化電池效率一般都在15%左右。但是,目前的結果隻是發生在還未完善的納米線陣列模板上,完善後的電池可以擁有更高的效率和更低的吸收基能。
一些獨特的技術被用來生產(chan) 三族氮納米線陣列太陽能電池。首先是在氮化镓薄膜上覆蓋一層矽溶膠,然後是幹、濕刻蝕工藝,最後得到的陣列是垂直於(yu) 側(ce) 壁和具有統一高度的納米線。
接下來,包含高銦百分比含量的氮化銦镓殼層通過金屬有機化學氣相沉積在氮化镓模板上形成。最後,In0.02Ga0.98N以引起納米線合並的方式生長。該工藝在頂部形成了一個(ge) 樹冠層,促進了簡單的平麵加工,使得該技術具有可製造性。
Wierer說,雖然規模不大,但是該結果為(wei) 三族氮太陽能電池的研究提出了一條光明的前進之路。納米結構不僅(jin) 提高了氮化銦镓裏銦的百分比含量,並且通過氮化銦镓樹冠層裏的光散射提高了光吸收。此外,還增大了孔隙,能引導光線穿過納米線陣列。
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