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刷新新纪录!科学家研发实现半透明太阳能电池19.8%的效率
   https://www.fubuwang.com 2022-09-04 14:35:12 来源:网络
核心提示:导读:美国的科学家们制造了一种半透明的钙钛矿太阳能电池,其效率达到了19.8%,而堆叠在硅-异质结装置之上的串联电池效率达到了28.3%。该装置依赖于一层仅有几个原子厚的金膜,它是用一种创新的播种方法生长出来的,具有高度导电和透明的宝贵特性

导读:美国的科学家们制造了一种半透明的钙钛矿太阳能电池,其效率达到了19.8%,而堆叠在硅-异质结装置之上的串联电池效率达到了28.3%。该装置依赖于一层仅有几个原子厚的金膜,它是用一种创新的播种方法生长出来的,具有高度导电和透明的宝贵特性。

大多数类型的太阳能电池都需要一个既导电又透明的顶部电极层,但这两种特性并不经常同时出现。目前,氧化铟锡(ITO)是最常用的材料,但铟的相对稀缺性很快就会成为一个问题。

随着透明和半透明太阳能电池的需求越来越大。无论是作为串联装置的一部分,光线需要到达堆叠在一起的多层,或其他太阳能玻璃和其他集成电池的概念,科学家们正努力寻找替代的透明电极材料。

由美国宾夕法尼亚州立大学领导的一个小组研究了一种新方法,在钙钛矿太阳能电池上生长出非常薄的、连续的金层,作为顶部电极层。而尽管黄金也是一种稀有且昂贵的材料,该小组确信其方法为制造钙钛矿和串联太阳能电池提供了另一种高效的途径。

宾夕法尼亚州立大学负责研究的副校长兼材料科学与工程教授Shashank Priya说:“我们已经证明,可以用非常薄的、几乎只有原子层的金来制作电极。薄金层具有高导电性,同时它不干扰细胞吸收阳光的能力。”

电极层的关键是使用铬种子层,它的作用是将金均匀地分散成连续的薄膜,具有高透光性和导电性。宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系助理研究教授DongYang解释说:“通常情况下,如果生长一个像金这样的薄层,纳米颗粒会耦合在一起,像小岛屿一样聚集在一起。铬具有很大的表面能,为金的生长提供了良好的位置,它能让金形成连续的薄膜。”

该小组随后将这种金电极整合到钙钛矿太阳能电池中,测得的效率为19.8%,并进一步将钙钛矿太阳能电池整合到一个串联装置,堆叠在硅异质结电池之上。该装置的效率达到了28.3%,跟HJT电池最初的23.3%的效率相比有所提高。

该小组进一步指出,其制造的钙钛矿太阳能电池在实验室测试中是稳定的,并且随着时间的推移保持高效率。

如果开发透明的太阳能板那么就可以不必平铺而是层叠

密歇根州立大学的研究人员研发出了一种完全透明的太阳能集中器,它可以将任何窗口或玻璃(比如智能手机的屏幕)转化成光伏太阳能电池。与市面上现有的所谓的透明太阳能电池不同,这一个真的是完全透明的。

密歇根州立大学的研究人员研发出了一种完全透明的太阳能集中器,它可以将任何窗口或玻璃(比如智能手机的屏幕)转化成光伏太阳能电池。与市面上现有的所谓的透明太阳能电池不同,这一个真的是完全透明的,从本文的配图中你也可以看出这一点。

科学的讲,透明的太阳能电池板其实是一个相当矛盾的东西。太阳能电池,特别是光伏类的太阳能电池,都是通过吸收光子(阳光),然后再将其转换成电子(电力)。然而,如果太阳能电池的材料是透明的,那么按照常理所有的光都会直接通过该介质到达你的眼睛,也就是无法被该介质吸收。这也正是此前出现的各类所谓的透明太阳能电池其实是半透明,而非完全透明的原因。

为了突破这个局限,密歇根州立大学的研究人员发明了一种稍微与传统方法不同的技术来收集阳光。他们没有试图创造一个透明的光伏电池,因为这几乎不可能。相反,他们制造了一个透明的发光的太阳能集中器(Transparent Luminescent Solar Concentrator, TLSC)。

TLSC由能够吸收特定波长的紫外线和红外线的有机盐构成,然后这些有机盐会发出另一个波长的同样不可见的红外光。这些不可见的红外光被引导至塑料块的边缘,然后由内置在边缘位置的纤薄的普通光伏太阳能电池带将它转换成电能。

如果仔细观察,你就会发现这些塑料块的边缘有一些黑色条带,这些黑色条带就是一些普通光伏太阳能电池。除了这些边缘的黑色条带,该活跃的有机物质(也就是那些太阳能电池板)全部是高度透明的。

不过,该研究团队也指出,目前这种太阳能电池板的转化率比较低,只有1%左右。尽管如此,该研究团队表示只要做一些优化,将转化率提高到5%也是有可能的。目前,普通的不透明发光集中器,转化率最高可以达到7%左右。此外,使用这种发光集中器还有一个额外的好处,即如果把这些太阳能电池板装到窗户的话,可以让房间沐浴在色彩斑斓的光线之中。

显然,单独一块电池板转化率并不高,但是如果大量的电池板集中在一起的话,比如每个窗户都装上这样的电池板,那整体转化率就会相当高。

尽管这种技术并不能让你的手机或者平板电脑一直处于有电状态,但是如果将你的手机或者平板的屏幕换成这种透明太阳能电池板的话,或许能够让你的设备的续航时间增加几分钟或者几个小时。

据该团队的研究人员介绍,他们相信可以在确保价格不会过高的情况下,将这种技术大规模的应用于工业和商业领域,同时也可以用于消费电子设备。目前,大规模采用太阳能发电的一个较大的障碍是太阳能电池板比较丑陋。因此,如果这项技术得以普及,使得我们能够生产出看起来无异于普通玻璃和塑料块的太阳能电池板的话,这确实是一件“喜大普奔”的大事。

太阳能版面是透明的吗?

能量是守恒的~~~~所以不会像你想象的在一个面积下能有无数个太阳能板

但是,可以做到的事,每个“透明面板”吸收阳光的频率是不同的,这样可以在单位面积下最大效率的开发太阳能

透明采光厄内太阳能能晒到吗

一般来讲,单晶硅或多晶硅的太阳能板整体是不透明的,但上面的玻璃是透明的,这样光线才能够到达光电转换的地方;但是也有整体透明的太阳能电池板,比如说用于建筑外立面的太阳能玻璃,还是有一定透光率的,这类太阳能电池主要是薄膜太阳能电池,在玻璃的表明沉淀几层薄膜形成光电二极管,用于光电转换。因为这基层薄膜都是纳米或微米级别,所以其对可见光还是部分透明的;希望解答了楼主的提问。谢谢!

可以晒到。

太阳能热水器放在玻璃房内的效果要看玻璃的性能了。如果玻璃的透过性能较差,那么太阳能热水器的效果会变差。如果玻璃的透过性能较好,那么太阳能热水器的效果差的不会很多。只是普通的单层玻璃的话,那么对热水器的影响不会很大,但是效果一定比没有玻璃要差些。但是从另一方面来看,玻璃房的保温性能比没有玻璃房的要好,所以具体情况具体分析。

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