太空也可以用,超輕薄硒化鉬太陽能效率突破 12%

2023-06-09 09:00:00    編輯: Daisy Chuang
導讀 為讓太陽能板能抵抗惡劣的太空環境,太空用的太陽能電池通常跟傳統的矽晶太陽能電池不太一樣,最近科學家透過硒化鉬(MoSe2),研發出超薄太陽能電池,轉換效率也從 5% 提高到 12%。 想當然現階段我...


為讓太陽能板能抵抗惡劣的太空環境,太空用的太陽能電池通常跟傳統的矽晶太陽能電池不太一樣,最近科學家透過硒化鉬(MoSe2),研發出超薄太陽能電池,轉換效率也從 5% 提高到 12%。

想當然現階段我們還無法在太空中製造太陽能板,使必要透過火箭升空,但常見的矽或砷化鎵太陽能電池較重,為了迎接挑戰,科學家們正在探索各種輕型替代品,包括由硒化鉬薄層製成的太陽能電池,為二維過渡金屬硫屬化合物(2D –TMDC),半導體特性之二維材料。

現在科學家們成功將 2D-TMDC 太陽能電池的效率從 5% 提高 12%,主要作者 Deep Jariwala 認為,人們開始意識到 2D-TMDC 是不錯的太陽能電池材料,雖然並不是用於地面太陽能,而是需要靈活度更高的太空應用,而2D-TMDC 太陽能電池的重量比矽或砷化鎵太陽能電池輕 100 倍,讓該材料吸引力激增。

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團隊指出,雖然 2D-TMDC 太陽能電池效率不如矽晶,但單位重量發出的電力更多,因為 2D-TMDC 太陽能的吸光層只需 3~5 奈米,效果就能與市售太陽能電池媲美。這是因為太陽能電池吸收到日照後,光激發出激子(Exciton,電子電洞對),當帶正電電洞和帶負電的電子被整合到單獨電極時,就會發電。

如今團隊也設計出效率更高的太陽能電池設計,通過以這種方式對太陽能電池進行建模,該團隊能夠設計出一種效率比已經通過實驗證明的高出一倍的設計。Jariwala 表示,這項設計的獨特之處在於「超晶格結構」,以非半導體層隔開 2D-TMDC 的交替層,就算電池非常薄,也可以在電池結構內多次反射光。

團隊也成功在如此薄的太陽能電池實現 12% 的效率,團隊表示,有鑑於目前效率普遍低於 5%,希望在未來 4~5 年內,可以展示出 10% 或更高的電池。Jariwala 表示,下一步將實驗實現大規模的晶圓級生產。現在是將單個材料當作紙張,一層一層轉移來組裝超晶格,我們需要一種方法來直接在材料上生長這些材料。

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