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星力电玩吧

时间:2020-03-31 00:15:51 作者:360网站卫士 浏览量:52449

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CfZl【 為了解決【】當今】太】【陽【能轉】換】效率】難】突破【【窘【境,】各國【【】科學家紛【紛投入電池串聯【技術】【,讓兩種材】料】攜手合作【、盼【能為【】光電】技術帶來新氣【象,【而德國夫朗和】斐協會【太【陽能研究所(F】raunhofer ISE】)也【】不例外】,近】【【】期結合矽】】與三五族】】半導體太【陽能,】【成【【【【功將【】【【轉換效率】提【升到 【22.【3%。【與單單一】層【太陽】能】電池】相比,串聯技【】】術【有望大幅增加光【電【轉換【】效【率,】美】國、澳】洲、中】國與英【國等科學家【也】成功】運用【箇中道理【,將轉換【】】【效率已突】破至 】】】【【22【% 以上。目前轉】換效率最】高的】串聯技】【術則【是由瑞【】士洛桑聯邦理【工】學院【(E【PF】L)與】【【【瑞】】士電子【和微技術中心】(CSEM)】攜手】】帶【】來的矽-鈣鈦礦太】【陽能,【效】率已】【【】】高達 】2】5.】2%】。【【】】而最近】德【國 F【raunh【】ofe【】【r】 【ISE 也【】【【成功研發【】出】串】聯太】【】陽能】技】】術【】,且該成【果可【以說是「三】層】電池串聯【技術」】。這是】因【】】為【【】】該【】團隊】】是將磷化【銦鎵【(【G】aIn】P)【、砷【】【】化】鎵【(】】G】aAs)兩種三五族【【半導體電池跟矽】電池相結【合,打造出】多接面】【【太陽能【電【】【池(mu】l【】【【ti-【ju【【ncti】】on【 c】【【ell】【)。】磊【晶】製程為太陽能】串聯研究一【大重點相】【較於】矽,人們或】許【會覺】得三【【五族【半【導體】這個名詞相】【當陌生,基本】上他們是由元素週期【表中【【三族【】【】的鋁】【、鎵、銦】【】及五族【的氮【、磷、】【砷】等元】【素所構成,【通常都具有優【【】異的光【【電轉換特性以及電子【【【傳輸特】【性】,為 L【ED、光電產業與通訊【技術重要半】導體【材料。只不過要讓】【三五族【半【導】】】體跟矽攜】手合】作並非易事,【其中主【【要【方】法有】】兩種】,一是【先讓三五族太陽能電】池沉【】積】在【砷化鎵【】基板之上】,】再用【】半導體】【接合(bon【ding)】技術把】他們】【轉移到】矽太陽【【能電池上】,最後【透【過蝕】【刻【技術將【】砷化【】】】鎵基】板去除;第二】個方法則【【比較便宜,就是透過磊【】晶技】】】術讓三五【【【】【族層】直【】接「生長」【在】【【】矽電池上。▲ 圖】為三五族-矽【】】多接面太陽能【電池】【【】結構【與相【關數據。但技術便宜不】【【代表過】程簡】【】】】單,科學家得】密切【注】意】【】材料】原子結構,【【鎵跟磷【原【【子【】【排列必須【要】精準對上【矽接面的晶格位】置【,】而【】且晶【格中【的原子】間距也【不能太窄,必須要留空間給】砷【化【鎵材料。因此 Fra【unhofer IS】E 團【】隊將矽與砷化【鎵之間添入磷】化鎵】(【【】Ga【P】)】的成【核層】和【晶】格形變】(Met】a【morphic【)緩衝層,希望可】藉【由最【佳化緩衝層【【來解【決】上述挑戰。】Fr【aun】ho】fer【 I】】】【SE 【投入三】五族】】-矽【】】太陽能研究已】】超過 1【0 年】,所幸近期終【於有所突】【破,目前已【【】】大幅降低三五】】族-】】矽】太陽能【【電】池的缺陷密度,並將】轉換效率提【升到【 22.3%。研究所所長 An【d】rea】【s B【ett 博【士表示,磊晶技【術為】串聯【太陽【能電池【的】重【要研】究】方法之一。除此】之外【,三五】【】【族】-】矽磊】【晶技術也】】有望降低三五【族太陽能板的成本。雖【然【【三】五族】】太陽能為【歷【史】相】當悠【久的】【】】光電技術,NA【SA 早在 【】【1】【95】【0】 【年代就將該技術用【在】】火【星探測,當時轉換效率】已達【 27】%【,如今【】】更】【【】是突破至 】4】3.5%【】【,但由於成本較【為【【高昂,【一直】以來【都】【無】法【【【邁向大規模商【【業】化,而低成】【本的三五】族-矽磊晶】【技術將有助於推動【【【【這一】進展】。Ar】】】e【 【【rene【】wable t】【e【c】【hnol】o【【g【】】ies 【an【d recy】cli【ng unc】】】om【【for【【【ta】】ble 【b】】】ed【】【f】【【【【ello【【w】s】?【】Phot】】】ov】】【oltaic Tr【end: Tand【em Sol】】ar Ce】】ll】【s – Re】cor【【d 】Ef【fi【c【ienc【y f】【or【 】Sili】co】【【n】【】-bas【】e【】d Mu】l】t【【i-ju【n【ction【 Solar Cell【【(圖片來源:Fraun】hof】er】【 】IS】E)t8RM

XMSR雖】然科學家對於鈣】鈦】礦【【太】陽】能【的關注從來【沒【有【】少】,【但由】於穩定【【性表現【不佳,科學家【一直無法將該技術】】推向】商業化,對此,南韓】化學技術研究所(KRICT【)】已採用全新電洞傳輸層】】材】料,將轉【】換效率提高到 22.【7【%【 之【餘】】】,電池】】穩定性也更勝從前。鈣】鈦】】礦】【】太【陽能【電池結【【構為】陰【】【極-】電【】子傳】【輸層【-鈣【鈦礦的光】【吸【收層(】主動層)-電【】洞傳輸【層-陽】】極,鈣鈦礦【】【】層吸收部份太陽光【後即會產生帶】負電的電】】子與帶正電的電洞】,進【【而產生【電】流。其】中過】【去科【學】家多以】】 【【S【piro-MeO【】【】TAD 】或】】】是 P【【【TAA 【【當作電【洞傳輸【層】【,【】只不過【上述兩者聚【【】【【合物成】本高【,】【搭配的吸濕】性】【【【摻雜】劑】也會引起鈣鈦礦層衰退【【】,沉【積製【程】也【備受】【【】】限制,這些】【材】【料是【】否適】合應【用還有待【商榷,】有】【鑑】於【】】【此 KRICT【 團隊已將目標瞄準另一種潛】】力聚】合】物】材【料】:聚(3-己烷基【噻】吩)(【P3H】】【【T)。【P3H】【T 聚合物【【具成為光電材料的潛】】力,成本也【相當低】,更有工業】製造【技術基礎。但【】團隊【翻閱過去研究後發現】,添【】有【 【P3】HT 材】【料的鈣】鈦礦太陽能】轉換】【效率【】【【表現不如【預【期【,從來【沒】【有超過】 】20【】% 過,最】高紀錄僅】】達 16】%,【這】讓 】【KRICT 【團隊想】一探】究【竟【並】加以改善】。】團隊實際打【造 】P3H】T 電【【【】】洞】傳輸層【後,發【現電洞傳輸】層【會跟鈣】鈦】】礦】層接觸不良,【】讓電洞傳遞功能大打折扣,】除此之外電子與電洞也會【在【兩【】層【的】接【面重新【結合,進】】而造成】能量損失。為】了【避【免】【【【】【鈣【鈦礦層與 【P3【HT 【】【層發生電】】子轉移】【【,】K】RIC】T 科】學】【家 】【Eui 】【Hyu【】k】】 Jun【】g】 利用【】在兩】層之】間】【放入導電【性】】較差】【的化合物 HTA【B,】【讓】】】 HT【AB 】材料跟鈣【鈦礦層】【表【】面相互反應,進而【形成寬【能隙【【】【鹵化物【【(wi【d】e-bandg】a】】p 【【】】】h】a】lide,】W】【BH)層,以此方【法打造城牆、不讓電】】【子與電【】洞在接面處【復【合】。】新【設計將【】有望大幅提【高】鈣鈦礦性【【能】,【團】隊實驗發】【現【】,HTA【B 材【】料能有效】減】緩】】】鈣鈦】【礦晶【體表面的】缺【陷,有助【於降低電】子】與電【洞接合的機會【,且】新】型 】】P3HT】】】 層】的傳遞率比舊有】電洞【】】傳【】輸層】】】還】】【要【】高 10【】【,00】0 倍,【未來】的鈣鈦礦太陽】【能板】不再需要摻【雜】劑來】提【高電洞【傳【遞【率。 目前該團【隊【也已打造出】【全新的鈣鈦礦太陽能】,其】轉換效率高達 】22.7%,穩定性也更勝從前,【團】隊】測【試】指出,若】在】【電池尚未】封裝前,將】設【備前置【於】【】溼度【達【 【85% 的地方1,00】【【0小時,【轉換效【率【【仍【】能維【持 【80%】;封】裝後,【電池】經歷 】1,37】【0 小時【【高強度光照射】也可保持逾】 】95%【【】 效率。之後】團隊也將】新型鈣鈦礦製成】 】2】4】】【.】97【 平】】方公分】大】【小,雖然尺寸】擴】】大【讓】轉換效率】從【】 】【【22【%【【 【【滑落【】至 16%,但】團隊【已】證明【 】WBH】 層【】以及】 P3HT 材料【的】應用【潛力,且新技術也能透過商【【業化】【】薄膜】【製程】來製】】【造,團】隊實際運【】】用【【】自旋【塗布(sp】】in co】【at【i】ng【)跟滾】】】【筒】塗布【(【ba【【r【 coatin】g)】兩種【商】【業技術】打造電】】池後,】轉】【【換效率也無下滑之勢】。鈣】鈦礦【太【陽】能【發展時間並】不長】,但轉換效率已【在】短短十年內提【高【到】 【22【%,雖然目前】仍具】有穩定性】與含鉛等【【挑【戰,【】不【【過【隨著】科】學家【持續】【研究,【【鈣鈦【礦太陽【能仍】】【有機會跨出實驗室門【檻。】Solar】 【ce】lls bo】【o】【s【t】e】】d【 by a】n】 i【mpr【oved【 ch】【arg】e-c】arryi【ng 】】materi】a【【【l】Eff【icie【nt,】 s【t【【a】】b【【le and【】 scala】b】le pe】【【r【ovski【t】e sol【ar】】 cells【 u】si】n【】g【【 pol【【y(3【-】he【xyl【t【hiop】he】ne)(首圖為示意圖,】來】】源】:【pixa】bay)KNmOuPmz

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