【新的理論描述超薄太陽能電池】

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【新的理論描述超薄太陽能電池】

 

 

新的理論閃耀著新的超薄太陽能電池的光

物理學家在美國已經開發出一種新的理論計算超薄的太陽能電池的性能的技術。

他們的方法提出的設計，提高由這樣的細胞吸收的光的量，有時可能有不需要的，等方面的器件的性能產生負面影響。

該小組目前正在開發的技術，因此它可以使用於數值模擬的工具，用於設計太陽能電池。

超薄太陽能電池比較厚有兩個主要優點：需要更少的材料打造，而電子和空穴解放光沒有這麼遠的旅行，所以減少發生虧損時，他們的重組。

然而，這些好處是抵消的事實，精簡設備比厚的設備，這就是為什麼研究人員熱衷於使用納米尺寸的結構，增加的光量與超薄細胞吸收的光線越少。

這些結構利用近場光學與表面等離激元的光的相互作用的影響，如 - 振盪的金屬表面上的電子密度。

不幸的是，這些近場的影響所使用的速率，也可以影響細胞內的電子和空穴結合，這可能會降低電池性能的。

在行動熱力學

雖然在超薄的太陽能電池的吸收比較充分的了解，近場光學，電子 - 空穴複合的效果是沒有的。

然而，現在阿維NIV和他的同事在加州大學伯克利分校，大學已經開發出了一種新的評估太陽能電池的效率，他們說，可以應用到非常薄的設備。

該技術利用的“波動耗散定理”，這使得之間的連接的系統中的熱平衡的系統響應的一個微小的擾動。

在太陽能電池的情況下，在平衡狀態下的系統包括若干個進程，包括光子的吸收和發射。

為了計算的效率的太陽能電池，物理學家必須知道的“光” - 的電子 - 空穴對在創建所使用的速率 - “複合電流”，這是所使用的速率的電子 - 空穴對的再結合使一個光子。光電流越大，相對的複合電流，更好的太陽能電池。

散熱偶極子

該小組處理這些輻射偶極子的合奏波動的重組事件。

允許他們使用這種熱力學方法漲落耗散定理熱力學變量，如溫度和化學勢的權力重組。

Niv就是和他的同事然後用這個理論框架的極薄的太陽能電池的電壓，電流和效率的計算密鑰的移動設備的參數。

他們的理想化的細胞包括金襯底上的半導體砷化鎵（GaAs）的超薄層。

光進入太陽能電池的太陽能電池單元的活性區域的另一路經從金，通過空氣和不被吸收的光被反射回來。

該小組確定了四個可能的排放通道，必須考慮到 - 光射回的金，每一個都可以發生在兩個不同的極化排放到空氣和光。

小組計算單元格的排放量在0-300 nm的範圍內的厚度和發現，排放改變厚度的函數。

特別是，計算預測大的峰值在金基體表面平行的偏振光轉換為發射 - 該球隊近場的影響，為透明簽名識別的東西。

發音浸

要檢查太陽能電池性能的影響，然後看著球隊之間的匯率由半導體光子吸收和發射細緻平衡。

一個計算整個單元中產生的電壓，當暴露在陽光下時，顯示出顯著的浸在40 nm  - 這是可以預料的，因為在該厚度大的發射峰 - 以及其它結構相關的近場效應。

相比之下，使用的技術基於傳統的光學計算的電壓沒有發現任何這些功能。

據為證，該研究表明，利用納米材料在細胞內增加其吸收光也將有一個發光的效果 - 而這兩方面的影響時，必須考慮確定設計的整體效率。

以及他們如何使用他們的技術，太陽能電池模型的複雜性增加，NIV說，該小組也正在研究如何可以納入的理論數值模擬工具，可以用來評估太陽能電池的設計。

這項研究是描述在 “物理評論快報”。

作者簡介

麥約翰斯頓 編輯 physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/03/new-theory-describes-ultrathin-solar-cells