光伏與光合作用打造新太陽能領(lǐng)域

導(dǎo)讀德國科學(xué)家已經(jīng)制造出一種增強(qiáng)型非晶鍺光伏電池，它能將光限制在一個(gè)超薄的吸收器中。它有可能將光伏與光合作用結(jié)合起來，應(yīng)用于生物反應(yīng)器、溫室和農(nóng)田等新的太陽能領(lǐng)域。

德國航空航天中心（DLR）的研究人員開發(fā)了一種基于超薄n－i－p吸收層堆疊和薄膜光譜選擇性過濾器的選擇性太陽能電池。他們聲稱它可以用來生產(chǎn)光譜選擇性光伏組件，并有可能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)光伏、溫室和光生物反應(yīng)器。

他們?cè)凇癝pectral engineering of ultra－thin germanium solar cells for combination photovoltaic and photosynthesis”一文中介紹了他們的研究成果，該文章最近發(fā)表在《Optics Express》上。該器件是一種增強(qiáng)型非晶鍺（a－GeH）太陽能電池，可以將光限制在超薄吸收器中。

學(xué)者們說“由于a－GeH具有很強(qiáng)的光學(xué)約束和高吸收系數(shù)，吸收器的厚度可以減少到5至10納米，同時(shí)仍然可以達(dá)到5％的不透明太陽能電池的效率。我們選擇非晶鍺而不是非晶硅作為吸收劑材料，是因?yàn)樗鼘?duì)500納米以上的波長具有更高的吸收系數(shù)?！?/p>

該小組表示該技術(shù)僅依靠等離子體增強(qiáng)氣相沉積和磁控濺射，這些都是成熟的、經(jīng)過工業(yè)驗(yàn)證的薄膜沉積方法。

研究員Norbert Osterthun說“目前我們準(zhǔn)備了一個(gè)項(xiàng)目，其中光譜選擇性太陽能電池將被放大到小型模塊尺寸。然后，這些模塊將在阿爾梅里亞和奧爾登堡的溫室環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，代表了歐洲兩個(gè)非常相關(guān)的溫室栽培地區(qū)的條件?！?/p>

光譜選擇性細(xì)胞使用了所謂的 ＂綠色間隙 ＂和光譜中的紅外線（IR）部分，這些部分不被植物用于光合作用。

Osterthun補(bǔ)充道“我們的細(xì)胞只吸收太陽光中的綠光和紅外光譜部分，同時(shí)透射葉綠素在光合作用過程中吸收的藍(lán)光和紅光。”

研究小組用透明的導(dǎo)電金屬－氧化物－金屬氧化物（MOMO）多層構(gòu)建了該細(xì)胞。

據(jù)稱該電池的功率轉(zhuǎn)換效率為1．6％和2．3％，藍(lán)色透射率在16％和4％之間，紅色透射率在48％和34％之間。

學(xué)者們說“在MOMO反射器中研究了三種不同的銀層厚度，通過調(diào)整銀層厚度，可以改變用于照亮藻類或植物和用于產(chǎn)生光電流的光之間的比例。該太陽能電池顯示出巨大的潛力，可以將光伏與光合作用相結(jié)合，達(dá)到太陽能電池在生物反應(yīng)器、溫室或農(nóng)田上的新應(yīng)用。”

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