| 查看: 7824 | 回复: 47 | |||||||||||||||||||
| 当前只显示满足指定条件的回帖，点击这里查看本话题的所有回帖 | |||||||||||||||||||
rwjghost至尊木虫 (职业作家)
双草籽儿
|
[交流]
太阳能电池现有技术的局限性和闭塞性--《日经电子》 已有44人参与
|
||||||||||||||||||
|
如今的太阳能电池技术在提高效率和进一步降低成本上已经显示出局限，打破这一局限的关键在于利用完全不同于以往的技术。最近，强关联电子体系材料和等离子体等技术已经开始作为此类技术崭露头角。 “今后的太阳能电池将利用在根本上有别于传统半导体的技术，从带隙*1.5eV的束缚下解脱出来”——日本理化学研究所交差相关物性科学研究团队交差相关超结构研究组组长川崎雅司道出了利用全新技术打破太阳能电池技术现有封闭状况的必要性。(下图)因为对于利用现有技术已经接近极限的转换效率，采用新技术有望使其一举增加好几倍。  赶超第3代势头猛，高效率低价格的“第4代”太阳能电池技术受到关注 只使用部分阳光 如今已经投产的多数太阳能电池模块是利用晶体硅型等“第1代”，以及薄膜Si型等“第2代”技术制造，转换效率为10～20％。为了使转换效率再提高哪怕1个百分点，各厂商还在继续进行着开发。但是，从仰仗于改善传统技术的“第2.5代”技术来看，在这几年内还没有能够飞速提高转换效率的眉目。 其原因在于半导体技术在利用阳光上存在局限。具体来说，就是太阳能电池转换效率的理论上限基本取决于半导体材料的带隙（下图）。  （a）是各种半导体材料的带隙及其转换效率的理论上限。均设想为单结型单元。（b）是得出（a）中理论上限的理由。上限由带隙对于长波长侧光的损失与对于短波长侧光的损失的平衡决定。 在阳光中，能量低于带隙，也就是长波长的光线无法用于发电，全部都属于损耗。另一方面，能量高于带隙太多同样也会增加损耗。这是因为按照一般来说，无论是入射至半导体的光子的能量略高于带隙，还是远高于带隙，1个光子激发的电子-空穴对（激子）都只有1组，而且只能获得与带隙相当的电能。光子多余的能量最后会转化成热能丢失。 根据上面双方损耗的平衡，损耗总量最小的，是带隙在1.5eV左右的材料。但这距离最大限度利用原有阳光能量还相差甚远。因此，带隙只有一个的单结太阳能电池，转换效率最高约为30％。 第3代技术也显封闭 作为这项课题的解决措施，被称为“第3代”的量子点/量子阱技术，以及叠加种类迥异材料的异质多结技术正在研究之中。但这项技术也早早地出现了封闭的状况。 第3代技术虽然多样化，但是，如果排除“MEG（多重激子产生）型”太阳能电池，这些技术都有一个共通点，即理论基础都是带隙不是一个，通过像多重筛子那样准备多个带隙，吸收多个波带减少损耗（下图）。因此，有些技术在理论上甚至能够达到75％的转换效率。  现在成功投入实用的只有多结型单元（a）。中间带型、热载流子型和MEG型等单元都还在使用量子点和量子阱进行开发（b～d）。 但是，在实际制造的第3代太阳能电池中，还没有转换效率超过现有太阳能电池的先例。而且，形成多级带隙的技术绝大多数需要采用昂贵的材料和非常复杂而且精密的“超晶格”元件结构。制造过程也需要高温、高真空。因此，即使能得到高转换效率，也可能因制造成本增加而得不偿失。某太阳能电池研究员认为，低成本的实用化“估计要在20年后，根据情况甚至要等到30～40多年以后”。 另一方面，MEG的带隙仍是只有一个，能够利用1个光子，按照其能量大小激发出多个激子。虽然是一项超越半导体和利用带隙的传统常识的技术，但因采用比较简单的元件结构，因此有望以低成本实现高转换率。但截至目前，还没有利用实际制造的太阳能电池明确确认到MEG可以发电的事例。 [ 来自科研家族 新能源家族 ] |
回复此楼» 收录本帖的淘帖专辑推荐
 太阳能光伏 | 纳米结构太阳能转换专辑 | 个人学习与收藏 | solar cell |
| 太阳能电池光电模拟 | 非环境专业类资源 by ZHU-ZHU | 聚光光伏 | 学习 |
| 太阳能光伏技术 | 太阳能电池 | 生活知识 | 太阳能光伏 |
| 我的太阳能电池资料 | 专业知识 | 前沿材料资讯 | 有用知识 |
» 本帖已获得的红花（最新10朵）
tio2-hyw» 猜你喜欢
290调剂生物0860
已经有26人回复
-
2本，初试303，0860求调剂
已经有7人回复
-
材料工程281还有调剂机会吗
已经有28人回复
-
一志愿浙大生物325分求调剂
已经有5人回复
-
344 材料专业 求调剂211 无地域要求
已经有6人回复
-
一志愿085802 323分求调剂
已经有10人回复
-
一志愿哈工大 085600 277 12材科基求调剂
已经有26人回复
-
339求调剂
已经有8人回复
-
材料考研调剂
已经有28人回复
-
调剂求收留
已经有27人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:
- 半导体 太阳能电池
已经有8人回复
- 能够将热能转换成电能的材料
已经有3人回复
- 华南理工大学 吴宏斌教授 9.2% 聚合物太阳能电池 发表在naturePhotonics上面
已经有186人回复
- 太阳能电池玻璃盖板上的减反射膜
已经有3人回复
- 太阳能电池转换效率超过45％的试金石，夏普在未聚光条件下实现36.9％
已经有20人回复
- 美国SunPower：结晶硅型太阳能电池今后仍将是主流
已经有4人回复
- 请问拓扑传递性是个什么概念呢
已经有9人回复
- 夏普的化合物三接合型太阳能电池转换效率达到全球最高值36.9％
已经有6人回复
- 给电池或电容器充放电时，怎样同时检测正负极的电极电位相对于某一参比电极的变化
已经有5人回复
- 危重急症抢救技术手册
已经有34人回复
- 太阳能电池片翘曲
已经有6人回复
- 太阳能电池或将出现对手，MIT同时实现热电转换、太阳能发电和热水供应
已经有11人回复
- 【求助】截至波长
已经有3人回复
- 【通告】农药产业技术创新战略联盟揭牌启动
已经有4人回复
9楼2012-02-25 14:42:19
shuanglin
金虫 (初入文坛)
- 应助: 1 (幼儿园)
- 金币: 1351.6
- 帖子: 31
- 在线: 21.6小时
- 虫号: 1034431
- 注册: 2010-06-02
- 性别: GG
- 专业: 多相流热物理学
2楼2012-02-24 13:11:51
3楼2012-02-24 13:39:28
money4u
至尊木虫 (著名写手)
- 应助: 0 (幼儿园)
- 金币: 12804.8
- 红花: 1
- 帖子: 1773
- 在线: 107.6小时
- 虫号: 425515
- 注册: 2007-07-27
- 性别: GG
- 专业: 物理学I
8楼2012-02-25 11:14:33
5