科学家提出了一种降低高效太阳能电池成本的技术

 
一组圣彼得堡科学家已经提出并通过实验测试了一种用于制造基于集成在硅基板上的A3B5半导体的高效太阳能电池的技术，该技术将来可能通过以下方式提高现有单结光伏转换器的效率： 1.5倍该技术的发展是由诺贝尔奖获得者Zhores Alferov预测的。研究结果已发表在《太阳能材料和太阳能电池》杂志上。
如今，随着碳氢燃料储备的迅速耗尽和对环境问题的日益关注，科学家越来越关注所谓的“绿色技术”的发展。在该领域中最受欢迎的主题之一是太阳能技术的发展。
但是，许多因素阻碍了太阳能电池板的广泛使用。常规的硅太阳能电池效率相对较低，不到20%。更高效率的技术需要更复杂的半导体技术，这大大提高了太阳能电池的价格。
圣彼得堡的科学家提出了解决该问题的方案。来自ITMO大学，圣彼得堡学术大学和Ioffe研究所的研究人员表明，可以在便宜的硅基板上生长A3B5结构，从而降低了多结太阳能电池的价格。
“我们的工作集中在基于集成在硅基板上的A3B5材料的高效太阳能电池的开发上，” ITMO大学研究员，学术大学实验室负责人，该研究的合著者Ivan Mukhin说道。
“在硅衬底上进行外延合成的主要困难在于，所沉积的半导体必须具有与硅相同的晶格参数。大致而言，该材料的原子彼此之间的距离应与硅原子相同。不幸的是，很少有半导体能够满足这一要求，例如磷化镓(GaP)，但是由于其吸收太阳光的性能较差，因此不太适合用于太阳能电池的制造。 (N)，我们获得了GaPN溶液，即使在低N浓度下，这种材料也表现出直接带性能，在吸收光方面表现出色，并且具有集成到硅衬底上的能力。 ，硅不仅可以用作光伏层的建筑材料，它本身还可以充当太阳能电池的光敏层之一，吸收红外范围内的光。率先提出将ASB5结构与硅结合的想法的人。”
在实验室工作，科学家们能够获得集成在硅基板上的太阳能电池的顶层。随着光敏层的增加，太阳能电池的效率会提高，因为每一层都吸收了它的一部分太阳光谱。
截至目前，研究人员已经开发出了第一个基于硅基板上的A3B5的小型太阳能电池原型。现在，他们正在开发由几个光敏层组成的太阳能电池。这样的太阳能电池将在吸收日光和发电方面更加有效。
“我们已经学会了生长最顶层。该材料系统也可以用于中间层。如果添加砷，则可以得到四元GaPNAs合金，并可以从中生长出在太阳光谱不同部分工作的多个结正如我们以前的工作所证明的那样，这种太阳能电池在光集中时的潜在效率可以超过40%，是现代硅技术的1.5倍。” Ivan Mukhin总结道。