鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1086次 | 2020年06月11日
日本探索“熱回收”太陽(yáng)能電池概念,可超越電池效率理論極限!
導(dǎo)讀:日本研究人員展示了一種“熱回收”太陽(yáng)能電池的新概念,他們聲稱這種電池有可能超過(guò)電池效率的理論極限。然而,他們說(shuō),一種適合能量過(guò)濾層的材料還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。該電池配備了一個(gè)100微米厚的硅吸收器,兩個(gè)電極和載能過(guò)濾層放置在吸收器和電極之間。
來(lái)自日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所(AIST)可再生能源研究中心和東京大學(xué)固體物理研究所(ISSP)的科學(xué)家展示了熱回收(HERC)太陽(yáng)能電池的新概念。該設(shè)計(jì)依賴于晶體硅,而不是昂貴的強(qiáng)吸收直接缺口半導(dǎo)體材料。
在發(fā)表于《物理評(píng)論應(yīng)用》的論文《熱回收太陽(yáng)能電池》中,演示的太陽(yáng)能電池配備了一個(gè)100微米厚的硅吸收層,可以在高溫下提取“熱”電荷載體,在它們的能量以熱的形式損失之前。
該電池還包括兩個(gè)電極,以及位于吸收器和電極之間的載流子能量過(guò)濾層。由于能量過(guò)濾層的溫度梯度,電池的性能有所提高。
該模擬基于太陽(yáng)能電池的非平衡理論。該理論描述了吸收器中載流子的動(dòng)力學(xué)、熱分解和萃取過(guò)程,并供應(yīng)了一組速率方程來(lái)確定電子微觀狀態(tài)下的分布函數(shù)。
根據(jù)科學(xué)家們的說(shuō)法,這種新的電池概念表明,硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率還有提高的空間,超過(guò)了所謂的沖擊-奎塞爾極限,即理論效率的最大值34%左右。
AIST的研究員KenjiKamide說(shuō):“我們和其他與我們合作的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)室水平的實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得它的概念證明?!?/p>
他認(rèn)為,濾波層的半導(dǎo)體材料要有合適的帶偏移量,為能量選擇性載流子傳輸供應(yīng)最佳的阻擋高度,同時(shí)還要低導(dǎo)熱系數(shù),以獲得濾波層內(nèi)部較大的溫度梯度?!艾F(xiàn)在我們正在尋找用于能量過(guò)濾層的最佳候選材料,”他說(shuō)。
據(jù)微鋰電小組分析,與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池不同,該電池具有正溫度依賴性,這意味著吸收器的效率隨著溫度的升高而提高。此外,Kamide說(shuō):“實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵和最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)是找到合適的能源過(guò)濾層材料,防止安裝到(熱回收)HERC結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)的任何其他問(wèn)題?!?/p>
當(dāng)被問(wèn)及這種電池的成本時(shí),Kamide表示,現(xiàn)在尚無(wú)法進(jìn)行成本估算,因?yàn)楹蜻x材料尚未確定。他肯定地說(shuō):“當(dāng)然,低成本材料應(yīng)該更好?!?/p>