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技術大突破,黑矽太陽能電池效率躍升至22.1%

2015/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 409

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編譯/張心紜 圖片提供/Aalto University

印象中的太陽能板都是深藍色的?或許在不久的將來,我們可以看到一整片「黑色」的太陽能板。

太陽能電池可以將太陽光能轉成電能,吸收的光能越多,產生的電能量就越大。但目前太陽能電池的材料對光源有一定程度的反射,也就是照射到面板上的太陽光有部分會被直接彈回去,加上光線的入射角度會直接影響發電功率的大小,為了讓太陽光能被充分利用,除了在面板表面塗佈抗反射層,或是安裝追日裝置等方式外,科學家們另開發出一種新的材料,這種材料因為看起來特別黑,所以被稱為「黑矽」(black silicon),它不僅幾乎不反射光線,表面紋理還有助於收集從任何角度來的陽光。可以解決角度問題之外,還能省下抗反射塗層的成本,這個看似突破性的發展,在實際執行上,卻存在著一個嚴重的問題。

當太陽能板將光子轉成電子後,電子在傳送過程中會發生載子複合(carrier recombination)現象而有所損耗,而矽的表面通常就是電子損失的主要途徑,黑矽表面細小的奈米結構雖然可以吸收較多的光量,卻也讓表面積大幅增加,導致釋放出來的電子有將近一半就這樣在傳送過程中「消失」了。

為了減少無謂的損失,來自芬蘭阿爾托大學(Aalto University)與西班牙加泰羅尼亞理工大學(Universitat Politecnica de Catalunya)的研究人員們發展出一種新的技術,除透過加工,讓表面生成0.8μm(微米)的劍山形狀,大幅降低反射外,也整合所有金屬接點於太陽能電池背面,以增加吸收面積;同時在黑矽表面加上一層鋁薄膜,以抑制載子複合現象。這項新的技術成功將黑矽太陽能電池的轉換效率提升近4%,達22.1%,創下黑矽太陽能電池的紀錄。


關鍵字:黑矽,太陽能電池,載子複合

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