光诱导纳米天线太阳能电池薄膜

    阿尔托大学是一所位于芬兰大赫尔辛基地区的大学,于2010年1月1日成立,由历史悠久的三所优秀大学——赫尔辛基理工大学(1849年成立)、赫尔辛基经济学院(1904年成立)和赫尔辛基艺术设计大学(1871年成立)合并而成。 该大学的目标是:到2020年,在其重点发展的学科领域内成为世界领先的研究及教学机构之一。该大学目前下设艺术设计与建筑学院、商学院、化学工程学院、电气工程学院、工学院、理学院等,并在众多研究领域均有建树,已拥有十余个国家级重点研究中心。其低温实验室创下了世界最低温度记录;其移动通信领域的研究和教学处于国际一流水平;而与木材处理相关的化学技术同样在世界范围内领先。赫尔辛基理工大学每年跟芬兰各领域的工业巨头有很多合作项目,如诺基亚、森林工业、芬兰国防部、芬兰国家技术研究中心等。世界上最早的樟脑,即由赫尔辛基理工大学首位化学教授Gustaf Komppa研制成功。诺贝尔化学奖获得者阿尔图里·维尔塔宁也曾在赫尔辛基理工大学化学系担任教授。

    本发明主要是一种由纳米天线设计开发的光捕获结构(LTS)。在常规(第一代和第二代)太阳能电池中,其抗反射涂层(ARC)是一种纳米精度的多层结构。这种结构允许光伏层几乎完全吸收太阳辐照,从而使得太阳能电池的总体效率达到20%。第三和第四代太阳能电池是基于薄膜的太阳能电池(TFSC)技术,可显著降低成本。但为增强的效率,在薄膜太阳能电池(TFSC)中使用多层ARC结构并不明智,因为从5-7层开始,ARC单位面积的成本将超过TFSC本身的制作成本。因此,一般TFSC中利用原位技术只添加一层最简单ARC。很显然,这单层ARC并不能像多层ARC那样捕获光线并有效地阻止反射损失。阿尔托大学的研究人员开发了一种利用纳米触须结构进行光线捕获的LTS技术。若在TFSC中使用新的LTS技术来取代ARC,则可以提高TFSC的转化效率,同时保持TFSC较小的厚度。该结构的主要优点如下:

    (1)薄膜太阳能电池(TFSC)的效率提高了70%;

    (2)适用于铜铟硒薄膜电池(CIS)和非晶硅薄膜电池;

    (3)使电池更薄;

    (4)降低材料成本。

    该技术可用于第四代太阳能电池,目前该技术已获得专利,为实验室成果,外方希望尽快将专利出售。


            
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