文|陳根

 

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，太陽(yáng)能電池性能要求不斷提高，高轉(zhuǎn)化效率、低成本、小體積的太陽(yáng)能電池成為趨勢(shì)。當(dāng)前，太陽(yáng)能電池以晶體硅電池為主，晶體硅電池性能經(jīng)過(guò)不斷提升，現(xiàn)階段基本已達(dá)到頂峰。為進(jìn)一步滿足光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，新型太陽(yáng)能電池研發(fā)需求迫切。

 

近日，斯坦福大學(xué)科學(xué)家為超薄輕質(zhì)太陽(yáng)能電池板開發(fā)出新型光伏材料，該材料就是二氯化物（TMD）。與其他太陽(yáng)能材料相比，其能夠吸收照射到表面的更高水平太陽(yáng)光。而且與硅相比，它們更為環(huán)保。

 

此前，亥姆霍茲-柏林聯(lián)邦材料與能源研究所（HZB）的研究人員開發(fā)出一種過(guò)氧化物硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池，效率提高到接近30%。該值現(xiàn)已被正式認(rèn)證，并被記錄在NREL圖表中。

 

 

雖然TMD擁有廣闊的前景，但迄今為止的研究實(shí)驗(yàn)一直在努力將其吸收的2%太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能。為了廣泛使用，TMD將必須縮小這一差距。理論上，經(jīng)過(guò)光學(xué)和電氣優(yōu)化，該材料的效率實(shí)際上可以達(dá)到27%。這一數(shù)字將與最好的太陽(yáng)能電池板相當(dāng)。

 

TMD材料制造太陽(yáng)能板十分輕薄，這不僅最大限度地減少了材料的使用和成本，而且還使TMD太陽(yáng)能電池輕巧靈活，容易被塑造成不同的形狀，例如汽車車頂、飛機(jī)機(jī)翼或者路燈燈罩。

 

根據(jù)該材料特性，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一個(gè)厚度僅為幾百納米的有源陣列。該陣列包括光伏TMD二硒化鎢，以及僅一個(gè)原子厚的導(dǎo)電石墨烯橫跨的黃金觸點(diǎn)。所有這些都被夾在一種靈活的、類似皮膚的聚合物和一種改善光吸收的抗反射涂層之間，能夠最大程度的吸收太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換效率。

 

 

此外，該原型的的功率重量比，比以往開發(fā)的TMD高100倍。對(duì)于電動(dòng)汽車和無(wú)人機(jī)等出行應(yīng)用，以及在移動(dòng)過(guò)程中為遠(yuǎn)征設(shè)備充電的能力，這一比率具有重要意義。考慮到比功率，即衡量太陽(yáng)能電芯單位重量的電能輸出，該原型產(chǎn)生每克4.4瓦的功率，可與當(dāng)前其他薄膜太陽(yáng)能電芯相媲美，包括其他實(shí)驗(yàn)原型。

 

值得一提的是，TMD也具有其他工程優(yōu)勢(shì)，如長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠，不含有毒化學(xué)物質(zhì)，可用于需要直接接觸人類皮膚或組織的可穿戴應(yīng)用。