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科学家制造出几乎看不见的太阳能电池

2022/7/22 7:08:23      材料来源:化合物半导体

日本团队的近隐形太阳能电池使用ITO和WS2
 
透明太阳能电池可以将窗户、农舍、智能设备的玻璃板,甚至人类皮肤转换成能量收集设备。
但是,尽管钙钛矿和有机半导体最近有所发展,但这些太阳能电池的平均可见光透明度低于70%。制造更透明的太阳能电池或“几乎看不见的太阳能电池”仍然是一项挑战。
 
现在,日本东北大学的一个团队已经成功地制造了一种几乎不可见的太阳能电池,使用ITO作为透明电极,2D化合物半导体WS2的单层作为光活性层。他们刚刚在科学报告中公布了他们的发现。
 
他们通过在ITO(Mx/ITO)顶部涂覆各种薄金属并在Mx/ITO和单层WS2之间插入一薄层WO3来控制WS2和ITO之间的接触势垒。这导致肖特基势垒高度急剧增加(高达220 meV),这可以提高这种肖特基型太阳能电池中电荷载流子分离的效率。
 
研究人员表示,使用优化电极(WO3/Mx/ITO)的太阳能电池的功率转换效率是使用普通ITO电极的器件的1000倍以上。
 
该团队还研究了太阳能电池的大规模制造,结果表明,即使在增加器件面积的情况下,使用大型WS2晶体和平行长电极进行简单的尺寸扩展也无法提高从整个器件获得的总功率。这可以用渗流理论来解释。他们通过将单元器件结构的纵横比(宽度/通道长度)降低到低于临界阈值的值来解决这个问题。
 
通过在具有适当数量的串联和并联连接的优化单元器件上重复实验,1cm2太阳能电池的总功率可以增加到420pW,平均可见光透过率非常高(79%)。
 
参考文献
'Fabrication of near-invisible solar cell with monolayer WS2' by Xing He et al; Scientific Reports, volume 12 (2022)

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