科学家成功提高了薄型太阳能电池板的吸收能力。
研究表明,这些新型电池板不仅能效更高,还兼具成本效益和可靠性。
科学家正计划启动生产,并认为进一步研究设计改进,有望使这种薄型太阳能电池板成为强有力的商业竞争者。
这些数据也可能对专注于光管理的其他行业有所帮助。
萨里大学和伦敦帝国理工学院的科学家使超薄太阳能电池板的能量吸收能力提高了25%,创下同等尺寸电池板的纪录。
研究团队与阿姆斯特丹的AMOLF合作,使用了厚度仅为1微米的太阳能电池板,并在硅板上方覆以无序蜂窝层。这种亲生物设计从蝴蝶翅膀和鸟眼汲取灵感,能够从各个可能的角度吸收阳光,从而提高电池板的效率。
研究使电池板的能量吸收水平提高了25%,令其效率超过其他厚度为1微米的电池板。他们发表了研究成果于美国化学学会的期刊《光子学》。
“使用硅材料面临的挑战之一是,近三分之一的光会直接从其表面反射,无法被吸收并转化为可利用的能量,”萨里大学先进技术研究所(ATI)的Marian Florescu在一份声明中表示。“在硅表面增加纹理层有助于解决这一问题,而我们这种无序但超均匀的蜂窝设计尤其有效。”
研究中的电池板吸收水平达到26.3 mA/cm2,而此前的吸收纪录是2017年创下的19.72 mA/cm2。
提高超薄电池板的效率和吸收能力,对于实现低成本光伏至关重要。
“微米厚的硅基光伏(PV)有望成为终极的高性价比、可靠且环保的解决方案,可在城市地区和太空中利用太阳能。它将晶体硅(c-Si)制造成本低、技术成熟的优势,与薄膜重量轻、机械柔韧性好的特点结合起来,”研究作者解释道。
研究人员预计,进一步改进设计将继续提高微米级薄型电池板的效率,使其能够与现有商用太阳能电池板竞争。此外,这些柔性电池板的用途也可能更加多样。
“超薄光伏的应用潜力巨大。例如,由于重量很轻,它们特别适用于太空,也可能让新的外星项目成为现实,”Florescu说。“它们使用的硅少得多,我们希望这也能在地球上节省成本;此外,它们有望进一步发挥物联网的优势,并助力打造由本地能源供电的零能耗建筑。”
除光伏领域外,这项研究也可能有助于其他专注于光管理的行业,例如光电化学、固态发光和光电探测器领域。
在这项研究中成功提高超薄电池板的吸收率后,科学家计划开始寻找商业合作伙伴,并制定制造计划。


