• 研究

• 混合动力系统

• 在聚光光伏(CPV)系统，阳光是聚焦使用光学，如镜子和透镜形成一个点或一条线。光伏(PV)电池被放置在光学的焦点，在那里他们接受集中的光。与平板光伏系统相比，这些系统有几个优点，包括用廉价的光学器件替代昂贵的太阳能电池(因此降低了系统的总体成本)。由于光照到电池上的浓度增加，电池必须被动或主动冷却以确保最佳性能。然而，这种热量引入了创建混合cpv -热(CPV-T)系统的选项，该系统可以从单个集成系统中产生电能和热能。在CSES一系列线性，单轴跟踪混合系统(及其组件)的研究。
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  • • Microconcentrator

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    • 微浓缩器(MCT)系统是与美国Chromasun公司合作开发的线性单轴跟踪CPV-T系统。该系统在高达30倍的浓度比下运行。
      
      大多数CPV和CPV- t系统都是重要的结构装置。因此，与传统的平板光伏系统不同，它们通常不适合家庭和商业屋顶应用。微浓缩器系统减少了所有组件的尺寸和重量，从而使系统适合在屋顶安装。此外，混合接收器允许选择从单个单元产生电力和热电。每个箱体的目标性能是同时产生2千瓦的热功率和500 Wp的电力。
      
      MCT的主要设计特点之一是密封的外壳。该防护罩长3.0m，宽1.2m，深0.3m，将系统的所有功能部件与外界环境的影响(如风荷载、湿度和污物)隔离。除去风载荷对光学的影响，允许使用菲涅耳阵列的超轻反射器，它不需要任何结构支持，而只需要在外壳两端的安装点拉伸。
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  • • 光谱分裂

    • 许多传统CPV-T系统的一个局限性是，循环流体冷却细胞的愿望与实现高温流体的愿望相冲突。CSES目前正在与新南威尔士大学、CSIRO、Chromasun和NEP合作，开发一种混合CPV-T系统，可以非常有效地提供150˚C的热量和太阳能电力。该项目的关键技术目标是利用光谱分裂将太阳能电池从150˚C的循环流体中热解耦。
      
      硅太阳能电池浪费了太阳光谱中的大部分能量。当被整个太阳光谱照射时，硅线性聚光电池的太阳能转换效率为20%。然而，在波长约1100nm的单色光照射下，硅集中器电池的转换效率接近50%。
      
      
      
      正在开发的线性混合CPV-T接收器将根据波长将阳光分成几个波段。近红外光(700-1120nm)将被定向到PV电池。在此波长范围下，电池效率为35-40%。平衡的太阳能转化为热量，并用于预热热流体。由于该光谱范围的转换效率高，电池大大降低了冷却要求。紫外线和可见光(<700nm)和FIR(远红外)光(>1120nm)将被隔热吸收器吸收。大约三分之二的太阳能都在这个波长范围内，可以将热流体加热到150˚C。由于热吸收器和PV吸收器是分离的，热流体可以达到高温，而太阳能电池保持冷却。
      
      有许多可能的光谱分割选项，利用选择性吸收，反射和折射。目前正在根据成本效益分析选择最有前途的配置和设计。
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  • • 太阳能热电联合系统(CHAPS)

    • CSES与Solar Thermal Group合作，开发了基于抛物线槽反射镜的大规模线性CPV-T系统。示范系统已经在珀斯的罗金厄姆和澳大利亚国立大学的布鲁斯大厅建造。
      
      高性能硅太阳能电池专为聚光应用
      高性能硅太阳能电池设计和制造的系统运行范围为10-60倍。这些电池运行效率高(20-24%)，可通过优雅的工艺序列以中等成本获得。电池集成到集中接收器，其特点是热循环应力缓解，旁路二极管和封装。接收器可以有一个重量轻的铝鳍散热器，或水冷却。
      
      抛物线槽反射镜
      镜子是用一种优雅的玻璃金属层压技术建造的，在这种技术中，薄的后镀银玻璃镜子被粘合到涂层钢板上。冲压卡肋安装在板的末端，以产生正确的抛物线轮廓。这种结构产生了一个重量轻，耐用的镜子。
      
      接收器安装在镜面的线焦点处

• 用于光伏的纳米结构

• 纳米技术是小型科学。它涉及使用新的科学理解和新的制造技术，以实现对材料和设备性能的更大控制。纳米技术有可能使太阳能电池更高效、更薄，这两方面都将使太阳能电池更便宜。在这个项目中，我们专注于纳米光子学，即使用纳米技术来改善太阳能电池的光学特性。
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  • • 太阳能电池的纳米结构

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    • 传统的太阳能电池是由大约300微米(1/3毫米)厚的硅片制成的。这些细胞的顶部表面覆盖着大约10微米高的金字塔。金字塔减少了顶部表面的反射，并将光困在太阳能电池内(见图A)。
      
      为了降低太阳能电池的成本，人们正在开发薄膜太阳能电池。这种电池只有几微米厚，而且可能比传统的太阳能电池便宜得多，因为它们使用的硅要少得多。金字塔纹理不能应用于这些单元格，所以需要新的结构。与几何光学可以描述的金字塔纹理不同，我们需要波光学来预测这些新结构的行为。在这个项目中，我们正在研究如何利用金属纳米颗粒和纳米结构表面来增加太阳能电池吸收的光量，从而增加产生的电流。图B显示了纳米级金属圆柱体周围的电磁场强度，因为它将光散射到薄硅太阳能电池中。由于金属颗粒是纳米级的，而且由于硅的高折射率，金属颗粒实际上不是反射光，而是将光散射到硅中。
      
      这种金属颗粒是通过一种简单的自组装过程形成的，即蒸发一层薄金属，然后在低温下退火形成金属颗粒。图片C和D显示了用扫描电子显微镜拍摄的金属颗粒，直径只有大约100nm。

• 硅材料

• 我们的研究旨在了解硅太阳能电池中缺陷和杂质的影响，并开发切实可行的方法来减少或消除它们。这在使用低成本的硅材料制造太阳能电池时尤其重要，例如多晶硅晶圆，或太阳能级硅原料，因为这些材料总是含有大量不需要的杂质。最令人感兴趣的不需要的杂质是:掺杂剂(如B、P和Al)，它们在提纯过程中很难去除;金属(如Fe、Cr、Ni等)，可产生强重组中心;以及轻元素(如O、C和N)，这些元素可能会产生导致重组或分流的缺陷。晶体缺陷如晶界和位错也起着重要的作用，并且可以与杂质相互作用，例如，通过作为金属沉淀的首选位点。
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  • • 我们的研究主要集中在以下几个方面:

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    • - Fe、Cr、Ni、Cu等过渡金属杂质对太阳能电池性能的影响。
      -开发用于检测硅片中掺杂剂和杂质的灵敏、空间分辨方法。
      - n型和p型硅中缺陷和杂质的相对影响。许多杂质在n型硅中问题不大，这导致了对这种材料光伏发电的新兴趣。
      -研究溶解或沉淀金属的相对重组活性。
      -通过重掺杂表面扩散去除金属杂质，如铁，这一过程被称为“吸附”。我们特别感兴趣的是通过硼扩散来获取金属，这是开发n型多晶硅太阳能电池所必需的。
      -研究氢化对溶解和析出金属的影响，以及对晶体缺陷如位错和晶界的影响。
      -利用光致发光成像和光致发光光谱技术研究硅片中的缺陷和杂质。
      -硅内部复合过程的研究-俄歇和辐射复合。
      -精确测量太阳级硅原料中杂质的分布和浓度。
      掺杂剂补偿(p型和n型掺杂剂同时存在)对载流子重组和迁移率的影响。
      -了解硼氧缺陷的结构和演变，特别是与补偿硅片有关的结构和演变。
      
      我们在这一领域与大量的机构和公司合作。我们的主要合作伙伴是:哈默恩太阳能研究所(ISFH，德国)，荷兰能源研究中心(ECN)，弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fh-ISE)，新南威尔士大学(UNSW)， BT成像，FerroAtlantica和CSG Solar。

• 表面钝化

• 太阳能电池的表面是决定设备整体性能的关键。通常，表面覆盖一种或多种介电材料，用于优化表面的电子和光学性质。它们还可能有其他功能。
  界面性质取决于许多因素，如沉积条件和由此产生的介电的详细性质，硅在近表面区域的掺杂剖面，介电中的电荷密度，表面晶体取向和表面粗糙度，为研究创造了大量参数矩阵。
  
  目前正在详细研究几种介电材料。这些材料包括二氧化硅、氮化硅和二氧化钛。特别令人感兴趣的是多层堆叠，其中使用了两种或更多介质，以便更灵活地优化表面和界面区域的电子、光学和其他所需属性。
  
  我们利用一系列测量技术来很好地理解我们正在研究的材料系统。其中包括载流子寿命、电容电压、电子顺磁共振、开尔文探针和椭圆偏振测量。
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  • • 新项目

    • • 更多信息
    • 新项目包括与合作伙伴Spark Solar和Centrotherm合作的ARC Linkage项目，以研究表面钝化的各个方面，以及与合作伙伴Spark Solar和BraggOne合作的ARC Linkage项目，以研究喷涂薄膜在表面氢化和硅片大块中的应用。

• 硅太阳能电池

• SLIVER太阳能电池是一种新型的太阳能电池，有可能彻底改变全球太阳能行业。它们是在Origin Energy的资助下，由可持续能源系统中心开发的。SLIVER技术采用革命性的工艺来实现高效率，同时大大减少了太阳能电池中昂贵的硅的数量。由SLIVERs制成的太阳能模块重量轻、灵活、透明，为建筑集成和其他应用提供了富有想象力的机会。与化石燃料产生的电力相比，通过大幅提高光伏发电的成本竞争力，长条有可能彻底改变光伏产业，同时解决全球变暖这一关键的环境问题。
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  • • silver技术研究

    • • 更多信息
    • 一块使用silver Cell技术的1平方米太阳能电池板需要相当于两块硅片的能量才能将阳光转换成140瓦的功率。相比之下，传统的太阳能电池板需要大约60片硅片才能达到这一性能。通过大幅减少昂贵的纯硅的数量，这项新技术代表了太阳能技术的重大进步。纯硅是当今太阳能电池板的最大成本。除了传统的屋顶和离网应用外，SLIVER Cell技术的独特属性可以开辟许多新的SLIVER Cell应用，包括:
      
      -透明的银色细胞窗格，取代建筑窗户和覆层
      -灵活的，可卷起的太阳能电池板
      -高压太阳能电池板和
      -太阳能飞机、卫星和监视系统。
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  • • 灵活的SLIVER模块

    • 银色电池有几个特性，使它们非常适合用于灵活的模块。首先，由于它们是由单晶硅制成的，它们具有高而稳定的效率。此外，电池的细长形状因素意味着当串联连接时，系统电压可以以5至10 V/cm的速率快速建立。因此，电池电压可以在小范围内产生，允许电池被整合到小型便携式电子设备中。细胞的尺寸意味着它们是自然灵活的，特别是关于它们的长轴，并且不需要任何后期处理将它们合并到灵活的模块中。电池也很轻，可以实现高功率重量比。此外，由于Sliver电池的非破坏性反向击穿特性，可以避免旁路二极管，大大降低了模块设计的复杂性。
      
      CSES正在开发基于SLIVER电池的柔性光伏组件。这些模块的性能超过130w /m2，功率重量比大于150w /kg，曲率半径为5cm或更小，工作温度为-40˚C至+65˚C。模块可以是单面的，也可以是双面的，这取决于所需的应用程序。

• 图片库

• 银细胞(TM)

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• 线性槽式选矿机

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• 半导体及器件

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• 光电实验室

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