折り畳み可能なシリコン・ウェイフを基にした柔軟な太陽電池
Wenzhu Liu1,2, Yujing Liu3, Ziqiang Yang4
1Research Center for New Energy Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China. wenzhu.liu@mail.sim.ac.cn.
Nature
|May 24, 2023
まとめ
研究者は柔軟な太陽電池用の 折り畳み可能なシリコンウエーバーを開発し 硬さの課題を克服しました この画期的な発明により 紙のような回転性や耐久性を持つ 高効率の太陽電池が 様々な用途に利用できます
科学分野:
- 材料科学
- 再生可能エネルギー
- 半導体物理学
背景:
- 柔軟な太陽電池は,軽量で耐震性があるため,建物に組み込まれた太陽電池とウェアラブルエレクトロニクスのための大きな市場可能性を秘めています.
- 伝統的なシリコン太陽電池は,大型発電所で成功しているものの,材料の硬さのために柔軟性が欠如し,数十年にわたる研究にもかかわらず,柔軟なアプリケーションの進歩を妨げています.
- フレキシブルなシリコン太陽電池の開発は,新しい形態の要素に太陽エネルギーの統合を拡大するために不可欠です.
研究 の 目的:
- 大規模な折り畳み可能なシリコンウエーバーの製造戦略を考案する.
- 高効率で柔軟なシリコン太陽電池を製造し 固有の材料の限界を克服します
- これらの柔軟な太陽電池とモジュールの耐久性と性能を様々なストレス条件下で実証する.
主な方法:
- 新しいエッジブランティング技術を使用して,結晶シリコンウエーフェルの限界領域のピラミッド構造を変更しました.
- この方法は,表面ピラミッドの間の鋭いチャネルで発生するクラッキングの問題に対処し,ウェーファーの柔軟性を高めます.
- 大規模なシリコン太陽電池 (>240cm2) を製造し,柔軟性と高効率性 (>24%) を確保する.
主要な成果:
- 紙のような回転性を持つ高効率のシリコン太陽電池の 商業的生産は実現可能になりました
- 柔軟な太陽電池は1,000回の曲折サイクルを経て,100%の電力変換効率を維持しました.
- 大きな柔軟なモジュール (>10,000 cm2) は,優れた熱サイクル安定性 (-120hの70°Cから85°C) と,空気流露に対する耐久性 (電力を96.03%保持) を示した.
結論:
- エッジブランティング技術はシリコンウエーファーの柔軟性を効果的に高め,折り畳み可能なシリコン太陽電池の生産を可能にします.
- これらの柔軟な太陽電池は 優れた耐久性を持ち 厳格な機械的および環境的ストレステストを経て 高い性能を維持しています
- この進歩は,建築に統合された太陽光発電とウェアラブル・エレクトロニクスの柔軟なシリコン太陽光技術の普及の道を開きます.
