氮化銦镓——組成光伏係統的寶貴材料
發布時間:2012-12-27 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)科(ke)研(yan)人(ren)員(yuan)都(dou)想(xiang)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)利(li)用(yong)更(geng)寬(kuan)波(bo)長(chang)範(fan)圍(wei)的(de)太(tai)陽(yang)光(guang)以(yi)獲(huo)取(qu)最(zui)大(da)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)。但(dan)是(shi),他(ta)們(men)僅(jin)僅(jin)利(li)用(yong)了(le)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng),浪(lang)費(fei)了(le)時(shi)間(jian)和(he)金(jin)錢(qian)。因(yin)此(ci),他(ta)們(men)將(jiang)氮(dan)化(hua)銦(yin)镓(jia)看(kan)作(zuo)是(shi)未(wei)來(lai)組(zu)成(cheng)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)的(de)寶(bao)貴(gui)材(cai)料(liao)。
科研人員通過改變銦的濃度來調整其響應,使其可以在更寬的波長範圍內吸收太陽能。
通過對係統作更多的設計變化,其可以吸收更多的太陽光譜,從而提高太陽能電池的效率。但是現在光伏行業所常用的矽材料,在該波長範圍內是受限的,不能吸收該波長範圍的太陽光。
有一個問題:氮dan化hua銦yin镓jia是shi三san族zu氮dan材cai料liao係xi的de一yi部bu分fen,主zhu要yao生sheng長chang在zai氮dan化hua镓jia薄bo膜mo上shang。由you於yu氮dan化hua镓jia原yuan子zi層ceng和he氮dan化hua銦yin镓jia原yuan子zi層ceng有you不bu同tong的de晶jing格ge間jian距ju,位wei錯cuo導dao致zhi了le結jie構gou應ying變bian,限xian製zhi了le層ceng的de厚hou度du和he所suo能neng添tian加jia的de銦yin的de百bai分fen比bi含han量liang。
因此,增加銦的百分比含量可以拓寬可以吸收的太陽光譜範圍,但是卻降低了材料容忍應變的能力。
聖地亞國家實驗室的研究人員Jonathan Wierer Jr.和 George Wang在《納米技術》zazhizhongcheng,ruguoyinhunhewushengchangzainamixianfangzhenzhong,erbushipingzhengdebiaomianshang,namenamixiandexiaodebiaomianjikeyishiyinkecengyanzhemeigenxianbufensongchi,congershifangyingbian。
這種鬆弛作用啟發科研人員製造出一種銦含量為33%左右的納米線太陽能電池。這比任何已報道過的三族氮太陽能電池的銦含量都要高。
最初的做法是將吸收基能從2.4eV降低到2.1eV,這也是迄今為止三族氮太陽能電池中最低的,由此擴大了可以進行光電轉換的波長範圍。
該電池的光電轉換效率很低,隻有0.3%,而目前的商業化電池效率一般都在15%左右。但是,目前的結果隻是發生在還未完善的納米線陣列模板上,完善後的電池可以擁有更高的效率和更低的吸收基能。
一些獨特的技術被用來生產三族氮納米線陣列太陽能電池。首先是在氮化镓薄膜上覆蓋一層矽溶膠,然後是幹、濕刻蝕工藝,最後得到的陣列是垂直於側壁和具有統一高度的納米線。
接下來,包含高銦百分比含量的氮化銦镓殼層通過金屬有機化學氣相沉積在氮化镓模板上形成。最後,In0.02Ga0.98N以引起納米線合並的方式生長。該工藝在頂部形成了一個樹冠層,促進了簡單的平麵加工,使得該技術具有可製造性。
Wierer說shuo,雖sui然ran規gui模mo不bu大da,但dan是shi該gai結jie果guo為wei三san族zu氮dan太tai陽yang能neng電dian池chi的de研yan究jiu提ti出chu了le一yi條tiao光guang明ming的de前qian進jin之zhi路lu。納na米mi結jie構gou不bu僅jin提ti高gao了le氮dan化hua銦yin镓jia裏li銦yin的de百bai分fen比bi含han量liang,並bing且qie通tong過guo氮dan化hua銦yin镓jia樹shu冠guan層ceng裏li的de光guang散san射she提ti高gao了le光guang吸xi收shou。此ci外wai,還hai增zeng大da了le孔kong隙xi,能neng引yin導dao光guang線xian穿chuan過guo納na米mi線xian陣zhen列lie。
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