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

在他們目前發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的作品中，嚴(yán)彬和中國(guó)化學(xué)、納米技術(shù)和材料科學(xué)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(shí)別的定位標(biāo)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(guò)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(yáng)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(yáng)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(xué)家們才采用室內(nèi)光伏技術(shù)將室內(nèi)光轉(zhuǎn)化為無(wú)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(xiàng)工作中，Yan等人。展示了將硒用于室內(nèi)光伏的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具有適當(dāng)?shù)膶拵逗蛢?nèi)在的環(huán)境穩(wěn)定性。該團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了可產(chǎn)生232.6μW輸出功率的硒模塊，為基于射頻識(shí)別的定位的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線設(shè)備供電。

現(xiàn)在可以通過(guò)室內(nèi)光伏(IPV)收集室內(nèi)光來(lái)為“物聯(lián)網(wǎng)”設(shè)備供電。這個(gè)概念是一個(gè)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(yáng)能電池和有機(jī)光伏電池以及鹵化鉛鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的功能。

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

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)以改善結(jié)果

研究團(tuán)隊(duì)采用玻璃/摻氟氧化錫與氧化鈦/碲/硒和金的覆板配置來(lái)開(kāi)發(fā)薄膜硒太陽(yáng)能電池。在此過(guò)程中，他們使用環(huán)保的氧化鈦形成緩沖層，并構(gòu)建了無(wú)毒的硒基器件，以促進(jìn)室內(nèi)光應(yīng)用。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他們研究了標(biāo)準(zhǔn)單日光照下的硒太陽(yáng)能電池，并測(cè)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(jìn)室內(nèi)光和陽(yáng)光之間明顯不同的光強(qiáng)度。

由于室內(nèi)光的強(qiáng)度非常弱，室內(nèi)光只能產(chǎn)生相對(duì)較少的載流子。因此，該團(tuán)隊(duì)改進(jìn)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(yáng)能電池。嚴(yán)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(shū)館或明亮的超市等環(huán)境提供照明所需的。相對(duì)于功率轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，硒電池優(yōu)于市場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)。

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(duì)較低?；谶@些觀察結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)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(wú)線設(shè)備供電的能力。

外表

通過(guò)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?yàn)樗哂袨槭覂?nèi)光收集提供合適寬帶隙的獨(dú)特能力。該材料無(wú)毒，并具有內(nèi)在的環(huán)境穩(wěn)定性作為基本特征。

科學(xué)家們優(yōu)化了材料成分，實(shí)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(guò)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(shí)后，硒設(shè)備的性能也不會(huì)降低。

該研究的結(jié)果強(qiáng)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(dòng)力，作為光伏發(fā)電中的一個(gè)有吸引力的元素。

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能電池 轉(zhuǎn)換效率 世界上第一個(gè)