光伏与光合作用打造新太阳能领域

导读德国科学家已经制造出一种增强型非晶锗光伏电池，它能将光限制在一个超薄的吸收器中。它有可能将光伏与光合作用结合起来，应用于生物反应器、温室和农田等新的太阳能领域。

德国航空航天中心（DLR）的研究人员开发了一种基于超薄n－i－p吸收层堆叠和薄膜光谱选择性过滤器的选择性太阳能电池。他们声称它可以用来生产光谱选择性光伏组件，并有可能应用于农业光伏、温室和光生物反应器。

他们在“Spectral engineering of ultra－thin germanium solar cells for combination photovoltaic and photosynthesis”一文中介绍了他们的研究成果，该文章最近发表在《Optics Express》上。该器件是一种增强型非晶锗（a－GeH）太阳能电池，可以将光限制在超薄吸收器中。

学者们说“由于a－GeH具有很强的光学约束和高吸收系数，吸收器的厚度可以减少到5至10纳米，同时仍然可以达到5％的不透明太阳能电池的效率。我们选择非晶锗而不是非晶硅作为吸收剂材料，是因为它对500纳米以上的波长具有更高的吸收系数。”

该小组表示该技术仅依靠等离子体增强气相沉积和磁控溅射，这些都是成熟的、经过工业验证的薄膜沉积方法。

研究员Norbert Osterthun说“目前我们准备了一个项目，其中光谱选择性太阳能电池将被放大到小型模块尺寸。然后，这些模块将在阿尔梅里亚和奥尔登堡的温室环境中进行测试，代表了欧洲两个非常相关的温室栽培地区的条件。”

光谱选择性细胞使用了所谓的 ＂绿色间隙 ＂和光谱中的红外线（IR）部分，这些部分不被植物用于光合作用。

Osterthun补充道“我们的细胞只吸收太阳光中的绿光和红外光谱部分，同时透射叶绿素在光合作用过程中吸收的蓝光和红光。”

研究小组用透明的导电金属－氧化物－金属氧化物（MOMO）多层构建了该细胞。

据称该电池的功率转换效率为1．6％和2．3％，蓝色透射率在16％和4％之间，红色透射率在48％和34％之间。

学者们说“在MOMO反射器中研究了三种不同的银层厚度，通过调整银层厚度，可以改变用于照亮藻类或植物和用于产生光电流的光之间的比例。该太阳能电池显示出巨大的潜力，可以将光伏与光合作用相结合，达到太阳能电池在生物反应器、温室或农田上的新应用。”

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