光采收利用仿生微织构透明薄膜进行光伏应用

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:42
文章英文标题
Light Harvesting Using Biomimetic Micro-textured Transparent Films for Photovoltaic Applications
正文
通过表面织构透明薄膜增加对光的吸收在高效太阳能电池的发展中越来越重要。然而,大多数织构化薄膜都是采用资源密集、价格昂贵的光刻技术制作的印记印章复制而成。在本工作中,我们采用荷叶作为低成本的印章,制备了大面积的具有微米级特征的透明聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜。随后,我们研究了这些微织构PDMS薄膜的光学和光捕获性能,以提高晶硅太阳电池的效率。还考察了增透SiNx介质层和叠层PDMS薄膜对太阳电池的联合影响。含有微柱的织构PDMS薄膜在空气-硅界面传递的渐变折射率降低了反射率。在没有SiNx涂层的太阳能电池中,PDMS层压显著降低了太阳能的加权反射率40 %以上,提高了短路电流密度6.5 %,功率转换效率提高了10 %。然而,在SiNx涂层的晶体太阳能电池上,尽管太阳能加权反射率降低了30 %,但经过织构的PDMS薄膜的功率转换效率( 1.3 % )却略有提高。我们认为,本文提出的仿生微织构PDMS薄膜被证明是增强高效晶体硅太阳电池光吸收能力的性价比较高的候选材料。
文章内容(英文)
Increasing light absorption through surface textured transparent films is gaining importance in the development of high-efficiency solar cells. However, most of the textured films are produced by replication with imprinting stamps that are fabricated by resource-intensive and expensive lithography-based techniques. In this work, we employed lotus leaves as low-cost imprinting stamps to fabricate large-area transparent polydimethylsiloxane (PDMS) films decorated with micron-scale features. Subsequently, we investigate the optical and light-harvesting properties of those micro-textured PDMS films to improve the efficiency of crystalline silicon solar cells. The combined influence of the anti-reflective SiNx dielectric layer and the laminated PDMS films on solar cells was also examined. The graded refractive index imparted at the air-silicon interface by the textured PDMS films containing micro-posts reduced the reflectance. In those solar cells without the SiNx coating, the lamination of textured PDMS significantly reduced the solar-weighted reflectance by more than 40%, increased short-circuit current density by 6.5% and improved the power conversion efficiency by 10%. However, the textured PDMS films exhibited marginal improvement of power conversion efficiency (1.3%) on SiNx coated crystalline solar cells, although the reduction in solar-weighted reflectance by 30%. We believe that the biomimetic micro-textured PDMS films proposed in this paper prove to be cost-effective candidates for enhancing the light-absorption capacity of highly efficient crystalline silicon solar cells.
来源出处
Journal|[J]Transactions of the Indian National Academy of Engineering2021. PP 1-11
DOI
https://doi.org/10.1007/S41403-021-00244-9

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