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名古屋大学开发新型电子元件 提高太阳能电池的稳定性和电导率

汽车 盖世汽车网    2022-03-15 17:50

盖世汽车讯为了实现脱碳社会,首先需要高效稳定的可再生能源。太阳能电池被视为一种富有前景的选项,但其电触点受到表面钝化和电导率之间“权衡”关系的影响。据外媒报道,日本研究人员开发了一种新型电触点,可以解决这一问题。

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(图片来源:ACS)

 

近年使用的商用光伏电池,采用堆叠晶体硅(c-Si)层和超薄氧化硅(SiOx)层,以形成电触点。SiOx可用作钝化膜,这种无反应层可以提高设备的性能、可靠性和稳定性。然而,仅仅依靠增加无反应层的厚度,并不能改善太阳能电池。SiOx是一种电绝缘体,太阳能电池电触点的钝化和电导率之间存在一定的“权衡”关系。

日本名古屋大学(Nagoya University)的研究人员开发了一种新型SiOx层,既能实现高度钝化,又可以提高电导率。这种新型电触点名为“在超薄介质中增强钝化触点的纳米晶传输路径”(NAnocrystalling Transport path in Ultrathin dielectrics for REinforcing passivating contact,简称NATURE触点),由夹在两层富氧SiOx之间的硅纳米颗粒层构成的三层结构组成。研究人员Dr. Gotoh表示:“可以把钝化膜想象成带门的高墙。在NATURE触点中,SiOx层是高墙,Si纳米晶体是门。”

太阳能电池中电触点的导电率取决于传输电子电荷的“载流途径”(carrier pathway),这种电子通道的形成依赖“退火”高温处理。此前研究表明,在SiOx触点中以硅纳米颗粒为载流途径,可以实现良好的电气性能。在NATURE触点中,通过退火工艺,可以在钝化层中形成非常小的、接近球形的硅纳米晶。这些纳米晶的直径与钝化层的厚度相对应。因此,通过控制退火条件,可以调整钝化层的直径和厚度。

该团队制造了NATURE触点,并将其置于不同的退火条件下。研究人员通过透射电镜术来研究触点,结果发现在 750 °C的退火温度下,触点中可以形成硅纳米晶。另外,研究人员探讨触点的电气性能,并发现NATURE的触点电阻和复合电流可与与现有触点相媲美,如隧穿氧化物钝化触点(TOPCon)和多晶硅氧化物(POLO)触点。复合电流(recombination current)现象会导致太阳能电池中出现电流和电压损失,并降低其效率。

研究人员表示,NATURE触点解决了钝化层的保护性和导电率之间的权衡关系。这一发展将推动实现未来的建筑集成光伏(BIPV)和车辆集成光伏(VIPV),帮助在未来的低碳社会获得零能源建筑和太阳能汽车。

【以上内容转自“盖世汽车”,不代表本网站观点。 如需转载请取得盖世汽车网许可,如有侵权请联系删除。】

 

责任编辑: 4161HSS

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