科研團隊開發太陽能電池薄膜將棄用的藍光轉換為可吸收的紅光
在朝著可再生能源的過渡中,太陽能電池是一個非常重要的技術手段,而且它有著巨大的改善空間。來自紐約大學坦頓工程學院的科研團隊近日發現了一種薄膜,通過將尚未使用的光波長轉化為可用於發電的光線來提高太陽能電池效率。
矽,是目前大多數太陽能電池的首選材料,不過它僅僅擅長於吸收太陽光可見光譜中的紅色部分,而排除了像紫外線和藍光這樣的短波。此前科學家已經實驗了不同的太陽能設計、材料和染料,讓其吸收更多的光譜,但是目前並沒有突破性的進展。
現在,來自紐約大學坦頓工程學院的科研團隊實現了這項突破,這種薄膜能夠將太陽光中的UV 和藍光轉換為近紅外波段。使用這種薄膜可以提升目前矽太陽能電池的轉換效率,本質上允許吸收那些原本被棄用的光譜。
更重要的是,這個薄膜並不會阻止光線的其他波長,因此矽太陽能電池依然能夠正常運轉。這種薄膜還有另一個優勢,那就是減少了進入太陽能電池的紫外線輻射,從而延長其使用壽命。
該薄膜由無機鈣鈦材料製成,摻雜了少量的鎰。無機鈣鈦材料擅長吸收藍光,而鎰能夠將其轉換為近紅外波段。而這些紅色光線能夠被矽太陽能電池吸收,像直接來自於太陽的光線一樣。
在測試中,團隊發現這種薄膜將藍光轉為紅光的效率為82.5%。雖然這無法改善實際的光電轉換效率,但確實有助於太陽能電池吸收更多的能力。
團隊已經實驗了多種方式來改善其設計。在後續研究中,它們調整加工工藝清除了材質中的鉍(bismuth),從而讓藍光轉為紅光轉換效率提高到95%。