【成果簡(jiǎn)介】

    近日，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授課題組將提高硅太陽(yáng)能電池效率的機(jī)理研究及開發(fā)新型的銀柵線的新技術(shù)和新材料作為重要的研究方向，并作為所承擔(dān)的廣東省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)重大項(xiàng)目的核心任務(wù)之一。在提高硅太陽(yáng)能電池效率的機(jī)理方面，研究團(tuán)隊(duì)是國(guó)際上首次利用原子力顯微鏡的開爾文探針（Kelvin probe force microscope,KPFM）對(duì)晶體硅太陽(yáng)能電池不同界面之間的表面電勢(shì)進(jìn)行探測(cè)，發(fā)現(xiàn)了不同界面之間的表面電勢(shì)變化與晶體硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)使得團(tuán)隊(duì)對(duì)晶體硅太陽(yáng)能電池的工作原理有了更深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)改善晶體硅太陽(yáng)能電池性能、提升太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率提供了重要的理論依據(jù)。相關(guān)研究成果近期以Insight into interfaces and junction of polycrystalline silicon solar cells by kelvin probe force microscopy為題發(fā)表在國(guó)際能源材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊Nano Energy上。

    【圖文導(dǎo)讀】

    圖1 工作示意圖及不同界面之間表面電勢(shì)變化

（1） 樣品制備以及開爾文探針力顯微鏡工作示意圖

（2）不同界面之間表面電勢(shì)變化

    圖2統(tǒng)玻璃粉與新型摻銀玻璃粉在晶體硅電池?zé)Y(jié)過(guò)程中的示意圖

【研究?jī)?nèi)容】

    太陽(yáng)能是各種可再生能源中最重要的基本能源，太陽(yáng)能光伏電池是把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能。太陽(yáng)能電池種類繁多，晶體（單晶和多晶）硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)是全球最大的晶體硅太陽(yáng)能電池制造和供應(yīng)商，由于大多數(shù)的原材料和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，硅太陽(yáng)能電池發(fā)電的成本一直在下降，與煤發(fā)電的成本有可比性，值得關(guān)注的是目前只有制備硅太陽(yáng)能電池的正面銀柵線的銀漿材料還被國(guó)外企業(yè)壟斷，導(dǎo)致銀漿占硅太陽(yáng)能電池的成本一直在上升。因此深入研究硅太陽(yáng)能電池的機(jī)理，開發(fā)制備能夠提高太陽(yáng)能電池的效率和降低生產(chǎn)成本的新型銀柵線的新技術(shù)和新材料是全球具有挑戰(zhàn)性的研發(fā)創(chuàng)新課題。

    玻璃粉作為制備硅太陽(yáng)能電池銀漿材料的重要成分，在其中起著刻蝕減反層氮化硅的作用，玻璃粉的成分直接關(guān)系著電池性能的好壞，傳統(tǒng)含鉛玻璃粉在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，首先氧化鉛與氮化硅發(fā)生刻蝕反應(yīng)，隨著溫度進(jìn)一步升高，柵線中的銀開始氧化溶解到玻璃熔體中進(jìn)一步與氮化硅反應(yīng)，反應(yīng)還原出大量納米顆粒在銀/硅界面的玻璃層中。銀納米顆粒的密集程度直接影響著電池的性能。為了改善銀/硅接觸，使得在界面玻璃層中能夠得到更加密集的銀納米顆粒，新型玻璃粉的開發(fā)顯得尤為重要。近日，潘鋒教授課題組在玻璃粉的研制方面取得了重要進(jìn)展，開發(fā)取得了一種新型的摻銀玻璃粉，形成了中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該玻璃粉與傳統(tǒng)玻璃粉相比有著更加低的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)，有利于晶體硅電池的低溫?zé)Y(jié)。同時(shí)利用摻銀玻璃粉，有著更加密集的銀納米顆粒在銀/硅界面玻璃層中，使得電池的接觸電阻大幅減小，效率進(jìn)一步得到提升。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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