日前，中科院電工所化合物薄膜太陽(yáng)能電池研究組在普通鈉鈣玻璃上制備的鐵電-半導(dǎo)體耦合光伏器件，經(jīng)中國(guó)科學(xué)院太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)中心認(rèn)證，其轉(zhuǎn)化效率達(dá)到11.3%。
鐵電-半導(dǎo)體耦合光伏器件也稱為納米偶極子太陽(yáng)能電池，屬于第三代太陽(yáng)能電池。與傳統(tǒng)PN結(jié)不同的是，這種光伏器件是由具有鐵電特性的納米顆粒矩陣的極化電場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)；而填充在納米偶極子顆粒之間的半導(dǎo)體介質(zhì)則充當(dāng)吸光材料的角色。
在光照條件下，半導(dǎo)體吸光材料吸收可見(jiàn)光產(chǎn)生光生載流子，這些光生載流子在極化場(chǎng)的作用下分離，并向電池的兩極運(yùn)動(dòng)，對(duì)外電路輸出功率，從而完成太陽(yáng)能光伏器件的電流和電壓兩個(gè)必要輸出。
這種新型器件與傳統(tǒng)PN結(jié)光伏器件的一個(gè)重要區(qū)別是，薄膜中的這些納米顆粒在外電場(chǎng)的極化作用下會(huì)形成一個(gè)極化場(chǎng)，因而可以在電池制備完成后，通過(guò)外電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)影響電池的輸出電壓，進(jìn)而提高轉(zhuǎn)換效率。
該組已經(jīng)于2013年發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象特殊的現(xiàn)象，并發(fā)表在Prog.Photovolt:Res.Appl.上（“ACdSNano-dipoleSolarCell”,ProgressinPhotovoltaics:ResearchandApplications.DOI:10.1002/pip.2432）
據(jù)介紹，由中科院電工所劉向鑫研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，采用CdS納米顆粒作為壓電材料，CdTe作為吸光材料，不僅通過(guò)多種微觀和宏觀技術(shù)證明了納米偶極子太陽(yáng)能電池的工作機(jī)理，而且成功將這種新型光伏器件的轉(zhuǎn)換效率提高到了11.3%。相比較傳統(tǒng)的PN結(jié)型太陽(yáng)能電池，納米偶極子薄膜電池的制備工藝更簡(jiǎn)單，只需沉積一層薄膜。
上述工作獲得了中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
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