世界今熱點：重新喚醒世界上第一個用于室內(nèi)光伏應(yīng)用的太陽能電池

1883年報道了世界上第一個固態(tài)光伏電池，它由硒組成，最終導(dǎo)致了當今光伏電池的發(fā)展，盡管硒的寬帶隙限制了陽光收集的應(yīng)用。

在他們目前發(fā)表在《科學進展》上的作品中，嚴彬和中國化學、納米技術(shù)和材料科學的一組研究人員重新審視了世界上最古老的光伏材料的概念，以描述其在室內(nèi)光伏應(yīng)用中的作用。該材料的吸收光譜與常用室內(nèi)光源的發(fā)射光譜完美匹配。研究人員使用硒模塊在室內(nèi)光照下產(chǎn)生232.6μW的輸出功率，為基于射頻識別的定位標簽供電。

光伏領(lǐng)域

(資料圖片)

1873年，電氣工程師WilloughbySmith首先發(fā)現(xiàn)了硒的光電導(dǎo)性，此后CharlesFritts于1993年通過將硒夾在金屬箔和薄金層之間構(gòu)建了第一塊固態(tài)太陽能電池。這些早期發(fā)現(xiàn)的較低的初步電能轉(zhuǎn)換效率，引發(fā)了光伏領(lǐng)域的研究，并激發(fā)了1954年太陽能電池的出現(xiàn)，為現(xiàn)代光伏產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

直到最近，科學家們才采用室內(nèi)光伏技術(shù)將室內(nèi)光轉(zhuǎn)化為無線設(shè)備(例如傳感器、執(zhí)行器和通信設(shè)備)可用的電能。在這項工作中，Yan等人。展示了將硒用于室內(nèi)光伏的獨特優(yōu)勢，具有適當?shù)膶拵逗蛢?nèi)在的環(huán)境穩(wěn)定性。該團隊還開發(fā)了可產(chǎn)生232.6μW輸出功率的硒模塊，為基于射頻識別的定位的物聯(lián)網(wǎng)無線設(shè)備供電。

現(xiàn)在可以通過室內(nèi)光伏(IPV)收集室內(nèi)光來為“物聯(lián)網(wǎng)”設(shè)備供電。這個概念是一個不斷發(fā)展的研究領(lǐng)域，其中探索了各種技術(shù)，包括染料敏化太陽能電池和有機光伏電池以及鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池的功能。

室內(nèi)光的設(shè)計通常是為了適應(yīng)人眼的敏感度，因此在設(shè)計上它的元素不同于傳統(tǒng)的室外光伏。當硒的現(xiàn)有特性與其無毒和優(yōu)異的穩(wěn)定性相結(jié)合時，Yan等人。認為該材料是室內(nèi)光伏應(yīng)用的理想選擇。

優(yōu)化實驗以改善結(jié)果

研究團隊采用玻璃/摻氟氧化錫與氧化鈦/碲/硒和金的覆板配置來開發(fā)薄膜硒太陽能電池。在此過程中，他們使用環(huán)保的氧化鈦形成緩沖層，并構(gòu)建了無毒的硒基器件，以促進室內(nèi)光應(yīng)用。

在實驗過程中，他們研究了標準單日光照下的硒太陽能電池，并測量了器件在1000Lux室內(nèi)光下的室內(nèi)光伏性能，采用普通LED光源模擬光照環(huán)境。結(jié)果還導(dǎo)致了碲層的優(yōu)化，以促進室內(nèi)光和陽光之間明顯不同的光強度。

由于室內(nèi)光的強度非常弱，室內(nèi)光只能產(chǎn)生相對較少的載流子。因此，該團隊改進了該設(shè)備以獲得正向光電摻雜效應(yīng)，以優(yōu)化室內(nèi)光照條件下的硒太陽能電池。嚴等。在硒/氧化鈦界面處額外加入了碲，為表面鈍化提供了牢固的結(jié)合。

設(shè)備的應(yīng)用

這些設(shè)備可用于研究一系列室內(nèi)照明條件，這些條件通常是為客廳、圖書館或明亮的超市等環(huán)境提供照明所需的。相對于功率轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，硒電池優(yōu)于市場主導(dǎo)的硅基電池，硅基電池目前是室內(nèi)光伏的行業(yè)標準。

相比之下，硅基電池的功率轉(zhuǎn)換效率僅低于10%，光穩(wěn)定性相對較低?；谶@些觀察結(jié)果，該團隊認為基于硒的設(shè)備是更具吸引力的替代候選者。他們還研究了硒設(shè)備為物聯(lián)網(wǎng)無線設(shè)備供電的能力。

外表

通過這種方式，BinYan及其同事重新解釋了硒，這是隨著室內(nèi)光伏設(shè)備的出現(xiàn)而現(xiàn)存最古老的光伏材料，因為它具有為室內(nèi)光收集提供合適寬帶隙的獨特能力。該材料無毒，并具有內(nèi)在的環(huán)境穩(wěn)定性作為基本特征。

科學家們優(yōu)化了材料成分，實現(xiàn)了15%的功率轉(zhuǎn)換效率，適用于1000Lux室內(nèi)硒電池照明。這一結(jié)果超過了商業(yè)硅電池的現(xiàn)有效率。即使在連續(xù)室內(nèi)照明1000小時后，硒設(shè)備的性能也不會降低。

該研究的結(jié)果強調(diào)了將硒用于室內(nèi)光伏發(fā)電的范圍，并有可能為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供動力，作為光伏發(fā)電中的一個有吸引力的元素。

關(guān)鍵詞： 太陽能電池 轉(zhuǎn)換效率 世界上第一個