暨南大學唐群委團隊研發成功大面積混合能量采集太陽能電池組件

youyoucao 3年前 (2021-01-15) 2107瀏覽

引言

能源危機與環境污染是人類正面臨的重大挑戰，開發可再生的清潔能源是實現世界經濟可持續發展的戰略性選擇。通過光電轉換技術高效利用太陽能被認為是未來能源發展戰略的核心之一。目前，雖然商業主流的晶硅太陽能電池的光電轉換效率已經逐漸達到其理論效率值，但受到電池結構的限制，均需在太陽光或室內光照射下輸出電能，而在降雨等弱光環境下的能量轉換效率較低，比如中國華南、東南亞、北美洲南部、南美洲、非洲中部、歐洲西部等國家和地區降雨資源豐富、降雨周期長，因此，通過開發應用環境多元化的混合能量采集太陽能電池有望延長發電時間、增加發電量，進而降低度電成本。

成果簡介

針對晶硅太陽能電池在降雨等暗光天氣發電量低甚至不能正常發電的難題，近日，暨南大學唐群委研究團隊通過在晶硅太陽能電池表面覆蓋一層高電負性透明的聚二甲基硅氧烷（PDMS）介電薄膜以及沉積表面金屬電極，構建了一種以晶硅太陽能電池為摩擦層的雙電極納米摩擦發電機，實現了同時捕獲太陽能和雨滴水動能的混合能量采集太陽能電池。與常規單電極模式捕獲雨能相比，研究發現，以太陽能電池整體作為摩擦層，由于內建電場與表面摩擦電荷的相互耦合作用，能夠有效增加電池的內建電場，同時大幅增加了在雨滴刺激下的電能輸出。通過優化薄膜的厚度，最終將晶硅太陽能電池的光電轉換效率提升了20%，同時在雨天環境下獲得了7.59 uA/滴、37.19 V/滴的電池能輸出，每滴雨水可以同時點亮26盞LED燈。該工作以“Boosting power conversion efficiency by hybrid triboelectric nanogenerator/silicon tandem solar cell toward rain energy harvesting”為題發表在Nano Energy雜志上，趙磊磊為第一作者，段加龍副研究員、楊希婭副研究員以及唐群委教授為文章的通訊作者。