理想环境下新原理太阳能电池
来源:    发布时间: 2020-06-15 23:41   176 次浏览   大小:  16px  14px  12px

在“PVJapan”上,日本大阪大学工业科学研究所的研究员江村修一等人提出了倒运用pn结的新原理的太阳能电池计划。理想环境下,这种太阳能电池的转换效率有望抵达70~80%。
 
新原理的思路是,利用晶体内的极性,也就是自觉极化引发的内部电场梯度来分散激子(成对的电子与空穴)。太阳能电池常用的材料Si没有极性,但不少化合物的晶体都具有强极性。当这些材料在内部电场梯度的作用下罗致光子生成激子后,电子与空穴将自觉性地分散至差异偏向。根据具体设想,太阳能电池元件的布局是在InN层与电极之间夹入300nm~350nm厚、带隙为0.92eV的InGaN层。
 
对付相同往常的太阳能电池,分散激子、使电子与空穴分别转移到差异电极是由pn结来完成的。而江村体现,只利用内部电场梯度分散激子具有许多优点,此中最大的优点是能够大约筛选电子与空穴的复合和热弛豫。
 
举例来说,相同往常的Si类太阳能电池为了提高光罗致率,仅活性层每每就抵达数十μm甚至更厚。这使得大多数波长短、能量高的光子在远离pn结的当地就变成“热激子”,在抵达pn结分散成电子和空穴之前,就现已因复合和热弛豫而孕育发生丧失。
 
已往的单结太阳能电池存在的问题是,波长短于带隙的光因热弛豫而丧失,而波长较长的光会发生透射,无法有效利用。这种征象被称作“Shockley-Queisser limit”,干系到单结太阳能电池的最大性能。


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