在模擬和實(shí)驗(yàn)中，研究人員證明，在過氧化物/硅串聯(lián)太陽能電池的材料表面引入微小的納米級紋理，可以通過減少因反射而損失的光能而大幅提高效率。一種新的納米紋理設(shè)計(jì)可以達(dá)到29%以上的功率轉(zhuǎn)換效率潛力，模擬表明，通過更好的制造技術(shù)和額外的紋理可以進(jìn)一步提高。

來自柏林亥姆霍茲中心（HZB）的PhilippTockhorn將在7月26-30日舉行的虛擬OSA高級光子學(xué)大會上介紹這項(xiàng)工作。Tockhorn的演講定于7月29日進(jìn)行。

托克霍恩說："我們提出的納米絨毛過氧化物/硅串聯(lián)太陽能電池與這一高度動態(tài)領(lǐng)域中提出的最佳電池相媲美。我們的發(fā)現(xiàn)可能有助于進(jìn)一步開發(fā)高效的過氧化物/硅串聯(lián)太陽能電池，并有可能進(jìn)一步降低太陽能發(fā)電的成本。"

過氧化物是具有與天然存在的礦物過氧化物類似的晶體結(jié)構(gòu)的材料。這些半導(dǎo)體材料能非常有效地將太陽光轉(zhuǎn)化為能量，并且一直是開發(fā)下一代太陽能技術(shù)的一個重點(diǎn)。今天的太陽能電池板主要由硅制成。

在這項(xiàng)新工作中，Tockhorn、JohannesSutter和HZB的Becker教授和Albrecht教授小組的同事研究了在不同界面上引入納米紋理如何影響由硅太陽能電池上的過氧化物太陽能電池制成的串聯(lián)太陽能電池的性能。他們首先使用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算了過氧化物和硅子電池中的電流（光電流密度），當(dāng)過氧化物層是完全平坦的，只在其與硅層相接的底部有納米紋理（凹凸），或在頂部和底部都有凹凸。模擬的凸起約為300納米高，間隔750納米。雖然在模擬中，單面的納米紋理設(shè)計(jì)只顯示出比平面設(shè)計(jì)有輕微的性能改進(jìn)，但根據(jù)計(jì)算，完全紋理的結(jié)構(gòu)可以吸收更多的光，使每個子電池的光電流密度增加0.7mA/cm2。

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為了進(jìn)一步探索納米紋理如何影響太陽能電池的性能，研究人員隨后制造了不同的過氧化物/硅串聯(lián)太陽能電池設(shè)計(jì)：一個是完全平坦的過氧化物層，一個是頂部平坦、底部與硅太陽能電池界面有凹凸的過氧化物層。他們確定，單面的納米紋理已經(jīng)使硅吸收層中吸收的光和產(chǎn)生的電流增加了0.2-0.3mA/cm2。

值得注意的是，納米紋理不僅改善了光的吸收，而且與平面參照物相比，結(jié)合更好的薄膜加工條件，導(dǎo)致串聯(lián)太陽能電池的電子質(zhì)量略有增強(qiáng)。

據(jù)HZB的研究人員說，這些發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步的改進(jìn)提出了一條有希望的途徑。根據(jù)他們的模擬結(jié)果，研究人員預(yù)測，過氧化物層在頂部和底部都有納米紋理的太陽能電池可能會進(jìn)一步提高性能，達(dá)到超過30%的功率轉(zhuǎn)換效率。

Tockhorn說："這種雙面紋理方法的進(jìn)一步發(fā)展是現(xiàn)有的和可行的，但將需要改進(jìn)制造工藝，在過氧化物層的頂面增加納米紋理。"