纳米尺度调整太阳能电池

把透明导电氧化物沉积薄膜太阳能电池的玻璃表面，可以扩散光线，光束在电池中穿过更长的路径，就会产生更多的电子，



把透明导电氧化物沉积薄膜太阳能电池的玻璃表面，可以扩散光线，光束在电池中穿过更长的路径，就会产生更多的电子。来源：洛桑联邦理工学院

太阳能电池要更有效，而且生产成本更低：欧盟项目N2P（纳米到产品）的研究人员开发出纳米调整的表面，可满足这两个方面。

太阳有足够能量，给整个地球供应能源。但只要可再生能源更昂贵，超过煤电或核电厂生产的能源，太阳能就不会是第一选择。在欧洲，光伏电池只正在消失，是份额很小的可再生能源。

英国，瑞士和德国研究人员的目标是降低成本，提高效率。这一N2P项目的协调方是德国德累斯顿（Dresden）弗劳恩霍夫材料和光束技术研究所（Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology）。在这里，研究人员开发的工艺，可提高吸收质量，使太阳能电池吸收一种看不见但很重要的部分阳光，就是红外光（infrared light）。传统的太阳能电池几乎没有利用这一波长。它的大部分都穿过电池，散失了。消除纳米结构表面的硅片，在太阳能电池背面，使用化学蚀刻工艺，变成“镜子”，把红外线反射回电池中。

由于光线被玻璃分散，它们就有更长的通路穿过硅电池，从而产生更多的电流。到目前为止，研究人员能够提高效率30%，这是对比标准薄膜太阳能电池的效率而言。

这些研究人员来自瑞士纳沙泰尔（Neuchatel）洛桑联邦理工学院（EPFL：Ecole Polytechnique Federale de Lausanne），透明正在研究薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池一方面很多优点：生产它们消耗较少的原料和能源，这是对比生产普通太阳能电池而言。此外，它们收回投资需要的时间较短。另一方面它也有一个缺点：目前，它们的效率大约比传统太阳能电池低40%。只有7%的阳光可以被利用。

为了最大限度地提高陷光效果（light trapping effect），他们采取了相反的做法：他们用粗糙的玻璃表面制备薄膜太阳能电池。这样做是为了扩散光线。光束有更长的路径通过电池，就会产生更多的电子。

为了使上部表面变粗糙，洛桑联邦理工学院西尔维•尼古拉（Sylvain Nicolay）博士沉积了一层晶体，就是所谓的透明导电氧化物，就沉积在玻璃上。“有较大的纳米级金字塔（nano sized pyramids），就会有较高的扩散，”他说。现在，薄膜太阳能电池的效率从7%提高到10%。

这种纳米晶体，尼古拉博士是使用了，但开发者是英国曼彻斯特的索尔福德大学（University of Salford）。直到最近，这种纳米晶体还不得不从日本进口，这就使生产这种太阳能电池很昂贵。现在，科学家正在测试的晶体是他们自己开发的。目的是使生产它们更便宜，从而大大降低成本。

每种单一方法改进太阳能电池，都只能产生很小的变化，影响它们的效率。但是结合这两者，这种纳米尺度调整的太阳能电池将更有竞争力，大大超过过去的模块。

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