改善三个光伏材料:CZTS,钨联硒化物,二硫化钼。
无毒的超薄薄膜
澳大利亚新南威尔士大学的一个小组取得了世界上最高的效率使用无毒、廉价的柔性太阳能电池,和一个记录一个1平方厘米面积7.6%的效率薄膜CZTS细胞。
与薄膜竞争对手不同,CZTS细胞是由丰富的材料:铜、锌、锡和硫,并没有毒性的问题它的两个薄膜对手,CdTe(碲化镉)和香烟(铜铟镓硒)。镉和硒是有毒的,甚至微小的剂量,而碲和铟是极其罕见的。
“这是第一步CZTS的道路上超过20%的效率,和一个里程碑的旅程从实验室到商业产品,”博士说小菁郝澳大利亚新南威尔士大学先进的光电中心。“仍然有很多工作需要赶上CdTe和香烟,在效率和细胞大小,但我们的路上。”
新的高效、低毒的太阳能电池由澳大利亚新南威尔士大学的中心先进的光电。(来源:罗伯特Largent /新南威尔士大学)
“除了它的元素被越来越普遍和环保,我们感兴趣的是这些较宽的带隙CZTS细胞有两个原因,”新南威尔士大学教授马丁•格林说光伏研究的先驱。
“他们可以直接沉积在材料薄层比人的头发细50倍,所以没有必要制造硅晶片的细胞和互连分开,”他补充道。“他们的反应比硅蓝色波长的光,并且可以堆叠作为薄膜硅电池的最终提高整体性能。”
通过存款CZTS太阳能电池在各种表面,研究小组认为这使他们坚定的道路上制造薄膜光伏电池可以刚性或柔性,耐用,便宜到被广泛融入建筑的阳光发电罢工结构如玻璃、外墙、屋顶瓦片和窗户。
然而,由于CZTS更便宜和更容易带来比其他薄膜太阳能电池从实验室到商业化,鉴于现有商业化制造方法——应用程序可能更快。新南威尔士大学是与许多大公司合作开发应用程序可能达到20%的效率——前,郝说,在未来几年内。
光致发光的飞跃
新加坡国立大学(NUS)的研究人员发明了一种方法来提高光致发光效率的钨联硒化物。
single-molecule-thick半导体材料是一个新兴阶级的一部分称为过渡金属dichalcogenides (TMDCs),它有能力将光转化为电能,反之亦然,使他们强大的潜在候选人光电设备(如薄膜太阳能电池,光电探测器灵活的逻辑电路和传感器。然而,它的自动薄结构减少其吸收及光致发光性能,从而限制了其实际应用。
从过渡金属dichalcogenides典型的光致发光增强100倍,与最近增强1000倍同时通过增强吸收、发射系统的和方向性。
光发射的原理从钨单晶单层联硒化物在金衬底片。三角片的一部分取决于基质组成的图案区域sub-20纳米宽的壕沟。(来源:安德鲁·t·s·凌晨)
然而,通过合并层的钨联硒化物上黄金基质纳米尺度的战壕,研究团队可以提高纳米材料的光致发光20000倍。
“这项工作的关键是金电浆纳米阵列的设计模板,”安德鲁教授说在新加坡国立大学物理系的凌晨。“在我们的系统中,共振可以调谐匹配泵激光波长的不同的音高结构。这是与光来达到最佳的磁场等离子体耦合的关键约束。”
二硫化钼吸收性
莱斯大学的一个小组正在增加二硫化钼的吸光性能(监理)。
“基本上,我们想知道有多少光可以自动关在一个薄的半导体单层二硫化钼、“说Isabell Thomann,电气和计算机工程助理教授大米。“通过使用简单的策略,我们可以吸收35%到37%的入射光在400 - 700纳米波长范围,只有0.7纳米厚的一层。”
(来源:Thomann组/莱斯大学)
“挤光这些极薄层和提取生成的电荷载体是一个重要的问题领域的二维材料,”她说。“那是因为层的二维材料有不同的电子和催化特性从散装或多层同行。”
Thomann和她的团队使用数值模拟的结合,分析模型和实验光学特征。使用三维电磁仿真,他们发现,光吸收增强的5.9倍,相比之下,使用二硫化钼在蓝宝石衬底。
“如果光吸收这些材料是完美的,我们可以创建各种节能光电及光催化装置。这是我们要解决的问题,”Thomann说。
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