圣彼得堡的一组科学家提出并实验测试了一种基于集成在硅衬底上的A3B5半导体制造高效太阳能电池的技术,该技术未来可能通过以下方式提高现有单结光伏转换器的效率:诺贝尔奖得主兹霍斯阿尔费罗夫预测该技术发展的1.5倍。研究结果已发表在《太阳能材料和太阳能电池》杂志上。
如今,随着碳氢燃料储量的迅速枯竭和对环境问题的日益关注,科学家们越来越重视所谓“绿色技术”的发展。这个领域最热门的话题之一是太阳能技术的发展。
然而,许多因素阻碍了太阳能电池板的广泛使用。传统硅太阳能电池的效率相对较低,不到20%。更高效的技术需要更复杂的半导体技术,这大大提高了太阳能电池的价格。
圣彼得堡的科学家提出了解决这个问题的办法。ITMO大学、圣彼得堡学术大学和Ioffe研究所的研究人员表明,A3B5结构可以在廉价的硅衬底上生长,从而降低多结太阳能电池的价格。
“我们的工作重点是开发基于集成在硅衬底上的A3B5材料的高效太阳能电池,”ITMO大学研究员、该研究的合著者Ivan Mukhin说。
仅作为光伏层的建筑材料,可作为太阳能电池的感光层之一,吸收红外范围内的光。阿尔费罗夫是最早提出将ASB5结构与硅结合的人之一。"
在实验室工作,科学家可以将太阳能电池放在顶层,并将其集成在硅衬底上。随着感光层的增加,太阳能电池的效率会提高,因为每一层都会吸收其部分太阳光谱。
到目前为止,研究人员已经在硅衬底上开发了第一个基于A3B5的小型太阳能电池原型。现在,他们正在开发由几个感光层组成的太阳能电池。这种太阳能电池在吸收阳光和发电方面将更加有效。
“我们已经学会在顶端成长。材料系统也可以用于中间层。如果添加砷,可以获得四元GaPNAs合金,从该合金中可以生长在太阳光谱不同部分的多个结上的硅衬底。正如我们之前的工作所显示的,这种太阳能电池的潜在效率可以在光集中,这比现代硅技术高1.5倍,超过40%,”伊万穆欣总结道。