太陽能電池研發新進展

Original publish date:Feb 18, 2010

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加州理工學院將矽奈米線(silicon microwires)應用在太陽能電池上，發現可以吸收射入陽光85%的光譜，效率與傳統式矽晶圓相當，不過僅需前者1%的矽材料。論文發表於2月14日的Nature Materials。

加州理工學院研究生Michael Kelzenberg等研究人員將矽奈米線裝在聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)平板上，垂直的矽奈米線能有效率的吸收從任意角度射入的陽光，不過正午垂直入射的陽光無法照到夠大面積的矽奈米線，所以研究人員在矽奈米線表面加上氧化鋁奈米顆粒，反射與散射陽光。

Kelzenberg的實驗結果尚未進入太陽能電池的實際製造階段，參予研究的加州理工學院化學家Nate Lewis認為矽奈米線證明能吸收足夠的陽光，應能成為太陽能電池的候選材料。

IBM利用銅、鋅、錫、硒與硫等組合材料，製造了薄膜式太陽能電池，可以將9.6%的入射陽光轉為電力。IBM材料科學家David Mitzi 2月8日於Advanced Materials發表其研究成果，他們將CIGS(Cu(In,Ga)Se2)薄膜電池內的銦以鋅與錫取代，藉著硫與硒材料比例的變化，Mitzi團隊可以將kesterite(Cu2ZnSnS4)太陽能電池效率提升到40%，Mitzi認為增加硫成分確實可以增加電池的開路電壓(open-circuit voltage)。

IBM並無生產其所研發kesterite太陽能電池的計畫，興趣放在專利授權。Mitzi認為無論是矽奈米線與kesterite太陽能電池都應可以製成各式的彈性元件，包含可以編織成織物。目前Dow Chemical與Global Solar都利用CIGS薄膜電池製造太陽能屋瓦(solar roof shingle)以產生電力。

參考來源：

• Scientific American: Photovoltaic Breakthroughs Brighten Outlook for Cheap Solar

相關連結：

• High-Efficiency Solar Cell with Earth-Abundant Liquid-Processed Absorber
• Enhanced absorption and carrier collection in Si wire arrays for photovoltaic applications