纳米材料赋能硅基太阳能电池
2024-09-30 · 系列介绍 · 百灵威授权转载
根据2023年的市场情况，硅基太阳能电池在市面上主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、N型电池技术、N型电池技术、TOPCon电池技术。硅基太阳能电池市场正不断向高效、低成本的方向发展，其中N型电池技术和高效太阳能电池技术如HBC和TOPCon等是市场关注的焦点。隆基绿能、天合、晶科、晶澳、一道新能源等企业在这些领域表现突出。
同样，将纳米材料应用于硅基太阳能电池中可以有效提升光电转换效率、增强光吸收、减少材料用量、提高稳定性、优化载流子传输、降低成本以及提高柔韧性等。这些特点及优势共同推动了硅基太阳能电池技术的发展，并为硅基太阳能电池的广泛应用提供了更多可能性。
常用的金属电极纳米材料有：
常用的背电极纳米材料有：
常用的发射极纳米材料有：
常用的减反射层纳米材料有：
常用的表面钝化层纳米材料有：
纳米材料赋能有机薄膜太阳能电池
纳米材料赋能染料敏化太阳能电池
创新之光：纳米材料助力钙钛矿太阳能电池性能飞跃
同样，将纳米材料应用于硅基太阳能电池中可以有效提升光电转换效率、增强光吸收、减少材料用量、提高稳定性、优化载流子传输、降低成本以及提高柔韧性等。这些特点及优势共同推动了硅基太阳能电池技术的发展，并为硅基太阳能电池的广泛应用提供了更多可能性。
金属电极
硅基太阳能电池的金属电极用于收集和传输由太阳能电池产生的电流。常用的金属电极纳米材料有：
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Silver nanowires, diam.: <50 nm, length: >10 μm 银纳米线 | 7440-22-4 | 926783 |
| Silver nanowires, 97%, 10 mg/mL dispersion in ethanol, diam.: 27 - 33 nm, length: 20 - 30 μm 银纳米线 | 7440-22-4 | 900441 |
| Silver nanoparticles modified with PEG, 0.1 mg/mL in ultrapure water, d=100±5nm, surface group: —PEG—COOH PEG化银纳米颗粒 | / | 9229101 |
| Copper nanowires, 98%, 10 mg/mL dispersion in water, diam.: 100 - 200 nm, length: 0.8 - 6 μm 铜纳米线 | 7440-50-8 | 940441 |
| Copper nanopowder, 99.9%, particle size: 40 - 70 nm, SSA: 12.01 m2/g 纳米铜 | 7440-50-8 | 931579 |
| Copper nanowires, 10 mg/mL dispersion in water, diam.: 40 - 230 nm, length: 10 - 30 μm 铜纳米线 | 7440-50-8 | 910447 |
| Platinum nanoparticles, 0.2 mg/mL in ultrapure water, d=2-3nm, surface group: —NH2 铂纳米颗粒 | / | 9251299 |
背电极
选择背电极材料时，需要考虑多个因素，包括电导性、成本、与硅的接触性能、耐腐蚀性、加工兼容性以及长期稳定性。随着技术的进步，可能会出现新的背电极材料，以进一步提高太阳能电池的性能和降低成本。常用的背电极纳米材料有：
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Nickel pellets (99.9%) 镍 | 7440-02-0 | 28-0005 |
| 镍 镍 | 7440-02-0 | 357588 |
| Titanium, 99.7%, Particle size:-325 mesh 钛 | 7440-32-6 | 527130 危化品 |
| 氧化铟锡 氧化铟锡 | 50926-11-9 | 544876 |
| 氧化铟锡分散体 氧化铟锡分散体 | 50926-11-9 | 700460 |
| 氧化铟锡涂层玻璃载玻片，方形 氧化铟锡涂层玻璃载玻片，方形 | 50926-11-9 | 703184 |
| Indium tin oxide, 3mm-12mm pieces, 91:9 w/w, 99.997% 氧化铟锡, 3mm-12mm片块, 91:9 w/w, 99.997% | 50926-11-9 | A17109 |
| Graphene, 98%, reagent grade, thickness: 0.55 - 3.74 nm, diam.: 0.5-3μm, layers: <10 石墨烯 | 1034343-98-0 | 966627 |
| Graphene, 98%, reagent grade, thickness: 1 - 3 nm, layers: <3, size: >50 μm 石墨烯 | 1034343-98-0 | 953031 |
| Graphene quantum dots, 1 mg/mL dispersion in water, fluorescence: λem 520 nm 石墨烯量子点 | 1034343-98-0 | 998621 |
| Graphene oxide, 99%, reagent grade, thickness: 0.55 - 1.2 nm, diam.: 0.5 - 3 μm, layers: ＜3 氧化石墨烯 | 1034343-98-0 | 934143 |
发射极
硅基太阳能电池的发射极（emitter）是电池的前表面部分，它对于收集由光生载流子（电子和空穴）是非常重要的。发射极材料的选择取决于太阳能电池的类型（如单晶硅、多晶硅或非晶硅）和制造工艺。常用的发射极纳米材料有：
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Aluminum oxide, 99.99%, metals basis, Crystal form α, 0.20 μm 氧化铝 | 1344-28-1 | 962228 |
| Aluminum oxide, 97%, γ-phase, surface area ~185 m2/g 氧化铝 | 1344-28-1 | 902601 |
| 氧化铟锡 氧化铟锡 | 50926-11-9 | 544876 |
| 氧化铟锡分散体 氧化铟锡分散体 | 50926-11-9 | 700460 |
| Boron silicide, 98% (metals basis) 硼化硅, 98% (metals basis) | 12008-29-6 | 035670 |
减反射层
减反射层的厚度通常设计为光在材料中的四分之一波长，以便在特定波长范围内实现最小的反射。通过优化减反射层的材料和结构，可以显著提高太阳能电池的整体性能。常用的减反射层纳米材料有：
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Silica microspheres, 0.2 μm, 2.5% (w/v) suspended in 50% ethanol solution 二氧化硅微球 | 60676-86-0 | 964447 |
| Silicon dioxide, AR 二氧化硅 | 14808-60-7 | 982085 |
| Silica microspheres, 1 μm, 2.5% (w/v) suspended in 50% ethanol solution 二氧化硅微球 | 60676-86-0 | 775567 |
| β-Silicon nitride, 99%, particle size~3 μm β-氮化硅 | 12033-89-5 | 9073442 |
| Silicon nitride, 99.9%, α-phase, 1 - 3 um 氮化硅 | 12033-89-5 | 966138 |
| Titanium(IV) oxide nanopowder, 99.9%, anatase, particle size: 10 - 25 nm, SSA: 30 m²/g 纳米二氧化钛(IV) | 13463-67-7 | 931313 |
| Titanium(IV) oxide (99.99+%-Ti) PURATREM 氧化钛 | 13463-67-7 | 93-2207 |
| Titanium(IV) oxide nanopowder Anatase 纳米级氧化钛，锐钛矿 | 1317-70-0 | 22-1400 |
| Zinc oxide, 99.99%, trace metals basis 氧化锌 | 1314-13-2 | 955126 |
| Strontium oxide, AR 氧化锶 | 1314-11-0 | 428123新 |
表面钝化层
这些材料可以单独使用，也可以组合使用，以形成复合钝化层，进一步提高太阳能电池的性能。例如，可以先沉积一层氧化铝作为底层，再在其上沉积一层氮化硅作为顶层，这种组合可以提供更好的钝化效果和耐久性常用的表面钝化层纳米材料有：
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| Silica microspheres, 0.2 μm, 2.5% (w/v) suspended in 50% ethanol solution 二氧化硅微球 | 60676-86-0 | 964447 |
| Silicon dioxide, AR 二氧化硅 | 14808-60-7 | 982085 |
| Silica microspheres, 1 μm, 2.5% (w/v) suspended in 50% ethanol solution 二氧化硅微球 | 60676-86-0 | 775567 |
| β-Silicon nitride, 99%, particle size~3 μm β-氮化硅 | 12033-89-5 | 9073442 |
| Silicon nitride, 99.9%, α-phase, 1 - 3 um 氮化硅 | 12033-89-5 | 966138 |
| Aluminum oxide, 99.99%, metals basis, Crystal form α, 0.20 μm 氧化铝 | 1344-28-1 | 962228 |
| Aluminum oxide, 97%, γ-phase, surface area ~185 m2/g 氧化铝 | 1344-28-1 | 902601 |
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