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經(jīng)過幾十年的研究,太陽能電池缺陷之謎終于揭開!

光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊 發(fā)布日期:2019-09-23
核心提示: 經(jīng)過幾十年的研究,太陽能電池缺陷之謎終于揭開!
   曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家在世界各地進行了40年的研究后,終于解決了太陽能電池板的一個關(guān)鍵缺陷。大多數(shù)太陽能電池只能達到20%的效率 — 每千瓦的等效陽光,大約可以產(chǎn)生200W的電能。目前,一個國際研究小組已經(jīng)解決了限制和降低太陽能電池效率的材料缺陷這一關(guān)鍵基本問題。
  
  協(xié)調(diào)這項研究的托尼•皮克爾教授表示:由于環(huán)境和財政影響,太陽能電池板的‘效率下降’在過去40年里一直是科學(xué)界和工程界非常感興趣的話題。在安裝完成后的最初幾個小時里,光伏組件的效率會從20%下降到18%左右,然而,盡管這個問題已經(jīng)被人們研究了40多年,有270多篇研究論文認為這個問題沒有解決方案。這項新研究首次發(fā)現(xiàn)了一種此前未知的材料缺陷,這種缺陷限制了硅太陽能電池的效率。
  
  
  研究人員采用的多學(xué)科實驗和理論方法確定了光誘導(dǎo)降解(LID)機制。該團隊結(jié)合了一種被稱為“深層瞬態(tài)光譜學(xué)”(deep-level transient, DLTS)的特殊光電技術(shù),發(fā)現(xiàn)了一種材料缺陷的存在,這種缺陷最初潛伏在用于制造電池的硅材料中。硅太陽能電池內(nèi)部的電荷在陽光下被轉(zhuǎn)化,這是其能量產(chǎn)生過程的一部分。
  
  研究小組發(fā)現(xiàn),這種轉(zhuǎn)變涉及一個非常有效的“陷阱”,可以阻止光產(chǎn)生的載流子(電子)流動。Iain Crowe博士說:這種電子的流動決定了太陽能電池向電路傳輸電流大小,任何阻礙它的東西都會有效地降低太陽能電池效率,以及在給定的陽光水平下可以產(chǎn)生的電量,現(xiàn)在我們已經(jīng)證明了缺陷的存在,現(xiàn)在需要的是工程修復(fù)。
  
  用于確定硅材料質(zhì)量的工業(yè)標準技術(shù)測量了載流子壽命,高質(zhì)量材料的載流子壽命更長,“陷阱”更少。曼徹斯特大學(xué)Matthew Halsall教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員發(fā)現(xiàn),觀察結(jié)果與電荷載體壽命有很強的相關(guān)性,在光照下缺陷轉(zhuǎn)化后,電荷載體的壽命顯著降低。這種效果是可逆的,當(dāng)材料在黑暗中加熱時,壽命再次增加,這是一種通常用來消除“陷阱”的過程。其研究成果發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)》上。
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