半球形光伏電池大幅提高能效

土耳其阿卜杜拉·居爾大學研究人員開創(chuàng)性地重新設計了有機光伏電池的結構，賦予其半球形的外殼，旨在最大限度地提高光吸收和角度覆蓋率。這種創(chuàng)新設計有望為可再生能源技術開辟新的前景，相關論文發(fā)表在最新一期《能源光子學報》上。

在追求可持續(xù)能源解決方案的過程中，尋求更高效的太陽能電池至關重要。有機光伏電池因其靈活性和成本效益而成為傳統(tǒng)硅基電池的潛力替代品。然而，優(yōu)化其性能仍然是一個重大挑戰(zhàn)。

在這項研究中，研究人員探測了電池半球形殼活性層內(nèi)的吸收光譜，通過一種稱為三維有限元分析（FEA）的計算技術，詳細研究了光如何與電池的結構和材料相互作用。FEA可將結構劃分為更小、更易于管理的部分（稱為有限元），以此解決復雜的工程問題。它可模擬和分析整個結構在各種條件下的行為，例如不同的光波長和入射角。

此次研究的有限元分析結果非常出色。當受到橫向電（TE）偏振光的影響時，與扁平結構器件相比，半球形殼結構的光吸收顯著增加了66%。同樣，對于橫向磁（TM）偏振光，光吸收顯著增加了36%。

與先前報道的半圓柱殼設計相比，半球形殼結構也成為明顯的“領跑者”。它擁有TE偏振的光吸收顯著增加13%，TM偏振的光吸收顯著增加21%。

此外，半球形殼結構還具有更廣闊的角度覆蓋范圍，這對于可穿戴電子設備等需要靈活光捕獲的應用特別有利。

研究人員表示，隨著吸收和全向特性的改善，半球形殼活性層將助力有機太陽能電池的多種應用領域。這種新形狀標志著有機太陽能電池設計的重大飛躍，讓可再生能源的未來前景更光明。

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