一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)日前展示了一種新型的透明電極，它可以作為關(guān)鍵的建筑構(gòu)件。他們表示，新的超薄金屬電極，使研究人員能夠制造出高效的半透明鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，并且與傳統(tǒng)的硅電池結(jié)合可以極大地提高兩種設(shè)備的性能。
這一突破克服了之前在這一領(lǐng)域的一些性能問(wèn)題，他們希望有朝一日能夠開(kāi)發(fā)出完全透明的太陽(yáng)能電池，作為住宅和其他建筑的窗戶。
幾十年來(lái)，硅基太陽(yáng)能電池一直是太陽(yáng)能技術(shù)的支柱，但最近人們發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦基太陽(yáng)能電池開(kāi)始嶄露頭角。不斷提高的效率使這些太陽(yáng)能電池成為有關(guān)可再生能源的討論的前沿和中心，其中一個(gè)令人興奮的可能性是將它們與傳統(tǒng)的硅基電池結(jié)合，以降低成本并提供更高的轉(zhuǎn)換效率。
事實(shí)上，在早期的工作中，科學(xué)家們已經(jīng)展示了如何用超薄的金薄膜作為電池的透明電極，但一直在努力創(chuàng)造一個(gè)均勻的層，因?yàn)檫@與導(dǎo)電性能息息相關(guān)。這項(xiàng)新研究的作者現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，使用鉻種子層可以讓他們生長(zhǎng)出均勻、超薄的金膜，就可以達(dá)成目的，并制造出具有良好導(dǎo)電性的透明電極。
賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程助理研究教授Dong Yang表示：“通常情況下，如果你長(zhǎng)出一層像金一樣的薄層，這些納米粒子會(huì)耦合在一起，像小島一樣聚集。鉻具有巨大的表面能量，這為金在其表面生長(zhǎng)提供了良好的位置，它實(shí)際上允許黃金形成連續(xù)的薄膜。”
“我們已經(jīng)證明我們可以用非常薄的、幾乎只有幾個(gè)原子層的金來(lái)制造電極，”賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程副總裁兼教授Shashank Priya說(shuō)，“超薄金層具有高導(dǎo)電性，同時(shí)它不會(huì)干擾電池吸收陽(yáng)光的能力。”
作為鈣鈦礦電池的一部分，這些超薄電極被證明是穩(wěn)定的，并且在團(tuán)隊(duì)的測(cè)試中顯示出了高效率。據(jù)了解，這種鈣鈦礦電池本身的效率為19.8%，創(chuàng)下了半透明電池的記錄。而當(dāng)與傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池結(jié)合時(shí)，串聯(lián)裝置實(shí)現(xiàn)了28.3%的效率，高于單獨(dú)使用硅電池時(shí)的23.3%。
Priya表示，“5%的效率提高是巨大的。這基本上意味著每平方米的太陽(yáng)能電池材料可以多轉(zhuǎn)換大約50瓦的陽(yáng)光。太陽(yáng)能發(fā)電廠可以由數(shù)千個(gè)模塊組成，因此可以產(chǎn)生大量電力，這是一個(gè)重大突破。”
將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為商用太陽(yáng)能電池仍有工作要做，但科學(xué)家們表示，他們已經(jīng)解決了串聯(lián)太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)中的兩個(gè)重要問(wèn)題，即電極的透明度和導(dǎo)電性。
“透明太陽(yáng)能電池總有一天會(huì)出現(xiàn)在家庭和辦公樓的窗戶上，利用本來(lái)會(huì)被浪費(fèi)的陽(yáng)光發(fā)電，”賓夕法尼亞州立大學(xué)材料科學(xué)與工程助理研究教授Kai Wang表示，“這是一大步——我們終于成功制造出了高效、半透明的太陽(yáng)能電池。”
原標(biāo)題：科學(xué)家研發(fā)透明電極 與硅光伏電池結(jié)合還可提高效率
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