1883年報道了世界上第一個固態(tài)光伏電池，它由硒組成，最終導致了當今光伏電池的發(fā)展，盡管硒的寬帶隙限制了陽光收集的應用。

在他們目前發(fā)表在《科學進展》上的作品中，嚴彬和中國化學、納米技術和材料科學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，以描述其在室內光伏應用中的作用。該材料的吸收光譜與常用室內光源的發(fā)射光譜完美匹配。研究人員使用硒模塊在室內光照下產(chǎn)生232.6μW的輸出功率，為基于射頻識別的定位標簽供電。

光伏領域

(資料圖片)

1873年，電氣工程師WilloughbySmith首先發(fā)現(xiàn)了硒的光電導性，此后CharlesFritts于1993年通過將硒夾在金屬箔和薄金層之間構建了第一塊固態(tài)太陽能電池。這些早期發(fā)現(xiàn)的較低的初步電能轉換效率，引發(fā)了光伏領域的研究，并激發(fā)了1954年太陽能電池的出現(xiàn)，為現(xiàn)代光伏產(chǎn)業(yè)奠定了基礎。

直到最近，科學家們才采用室內光伏技術將室內光轉化為無線設備(例如傳感器、執(zhí)行器和通信設備)可用的電能。在這項工作中，Yan等人。展示了將硒用于室內光伏的獨特優(yōu)勢，具有適當?shù)膶拵逗蛢仍诘沫h(huán)境穩(wěn)定性。該團隊還開發(fā)了可產(chǎn)生232.6μW輸出功率的硒模塊，為基于射頻識別的定位的物聯(lián)網(wǎng)無線設備供電。

現(xiàn)在可以通過室內光伏(IPV)收集室內光來為“物聯(lián)網(wǎng)”設備供電。這個概念是一個不斷發(fā)展的研究領域，其中探索了各種技術，包括染料敏化太陽能電池和有機光伏電池以及鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池的功能。

室內光的設計通常是為了適應人眼的敏感度，因此在設計上它的元素不同于傳統(tǒng)的室外光伏。當硒的現(xiàn)有特性與其無毒和優(yōu)異的穩(wěn)定性相結合時，Yan等人。認為該材料是室內光伏應用的理想選擇。

優(yōu)化實驗以改善結果

研究團隊采用玻璃/摻氟氧化錫與氧化鈦/碲/硒和金的覆板配置來開發(fā)薄膜硒太陽能電池。在此過程中，他們使用環(huán)保的氧化鈦形成緩沖層，并構建了無毒的硒基器件，以促進室內光應用。

在實驗過程中，他們研究了標準單日光照下的硒太陽能電池，并測量了器件在1000Lux室內光下的室內光伏性能，采用普通LED光源模擬光照環(huán)境。結果還導致了碲層的優(yōu)化，以促進室內光和陽光之間明顯不同的光強度。

由于室內光的強度非常弱，室內光只能產(chǎn)生相對較少的載流子。因此，該團隊改進了該設備以獲得正向光電摻雜效應，以優(yōu)化室內光照條件下的硒太陽能電池。嚴等。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合。

設備的應用

這些設備可用于研究一系列室內照明條件，這些條件通常是為客廳、圖書館或明亮的超市等環(huán)境提供照明所需的。相對于功率轉換效率和穩(wěn)定性，硒電池優(yōu)于市場主導的硅基電池，硅基電池目前是室內光伏的行業(yè)標準。

相比之下，硅基電池的功率轉換效率僅低于10%，光穩(wěn)定性相對較低?；谶@些觀察結果，該團隊認為基于硒的設備是更具吸引力的替代候選者。他們還研究了硒設備為物聯(lián)網(wǎng)無線設備供電的能力。

外表

通過這種方式，BinYan及其同事重新解釋了硒，這是隨著室內光伏設備的出現(xiàn)而現(xiàn)存最古老的光伏材料，因為它具有為室內光收集提供合適寬帶隙的獨特能力。該材料無毒，并具有內在的環(huán)境穩(wěn)定性作為基本特征。

科學家們優(yōu)化了材料成分，實現(xiàn)了15%的功率轉換效率，適用于1000Lux室內硒電池照明。這一結果超過了商業(yè)硅電池的現(xiàn)有效率。即使在連續(xù)室內照明1000小時后，硒設備的性能也不會降低。

該研究的結果強調了將硒用于室內光伏發(fā)電的范圍，并有可能為物聯(lián)網(wǎng)設備提供動力，作為光伏發(fā)電中的一個有吸引力的元素。

關鍵詞： 太陽能電池 轉換效率 世界上第一個