透明纳米层为生产效率超过26％的硅太阳能电池铺平了道路

今天，没有比太阳更便宜的发电方式了。目前在阳光充足的地方正在建设发电厂，这些发电厂将以每千瓦时不到2美分的价格提供太阳能。市场上可买到的基于晶体硅的太阳能电池可实现高达23%的效率。因此，它们在全球市场中占有约95%的份额。如果效率更高(超过26%)，成本可能会进一步下降。由来自ForschungszentrumJülich的光伏研究人员领导的国际工作组现在计划采用纳米结构的透明材料(用于太阳能电池的正面)和复杂的设计来实现这一目标。科学家们在著名的科学杂志《自然能源》上报告了他们多年研究的成功。。

硅太阳能电池在过去的几十年中一直在稳步改进，并且已经达到了很高的发展水平。然而，在吸收太阳光并产生电荷载流子后，仍会产生重组的干扰作用。在此过程中，已经产生的负电荷载体和正电荷载体相互结合并相互抵消，然后才能用于太阳能发电。可以通过具有特殊属性(钝化)的特殊材料来抵消这种影响。

“我们的纳米结构层恰好提供了所需的钝化，”前博士学位的MalteKöhler说。尤利希能源与气候研究所(IEK-5)的学生和第一作者，此后获得博士学位。此外，超薄层是透明的，因此几乎不会减少光的入射，并具有高电导率。

尤利希工作组负责人丁凯宁博士说：“到目前为止，没有其他方法可以将钝化，透明性，导电性这三个属性以及我们的新设计结合在一起。” JülichTPC太阳能电池的第一个原型在实验室中实现了23.99%(±0.29%)的高效率。哈默尔恩太阳能研究所(ISFH)的独立CalTeC实验室也确认了该值。这意味着JülichTPC太阳能电池的排名仍然略低于迄今为止实验室中制造的最佳晶体硅 电池。但是并行进行的仿真表明，使用TPC技术可以实现超过26%的效率。

在具有随机金字塔结构的晶片上具有透明正面层(TPC，透明钝化接触)的新型太阳能电池的层序列。灰色区域对应于n掺杂的晶体硅晶片，浅蓝色层对应于化学湿法生长的二氧化硅，红色层对应于钝化的碳化硅，其次是橙色的导电碳化硅。最后的绿色层对应于铟锡氧化物(ITO)。图片来源：ForschungszentrumJülich

“此外，我们只在制造过程中使用了可以相对快速地集成到批量生产中的过程，”丁强调了相对于其他研究方法的优势。通过这种策略，Jülich的科学家无需太多努力即可为他们从实验室发展到大规模生产工业太阳能电池铺平道路。

生产TPC太阳能电池层需要几个处理步骤。上的薄层二氧化硅，研究者沉积的碳化硅，施加在两个不同温度的微小的棱锥形纳米晶体的双层。最后，接着是透明的铟锡氧化物层。Ding及其同事使用了湿化学工艺，化学气相沉积(CVD)和溅射工艺。

来自IEK 5的Jülich研究人员以及JülichErnst Ruska电子显微镜中心的研究人员与荷兰，，俄罗斯和厄瓜多尔的多家研究所紧密合作。丁说：“我们希望太阳能电池制造商对我们的技术表现出极大的兴趣。”

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