新紀(jì)錄！雙面太陽能電池效率突破30%，光伏產(chǎn)業(yè)或現(xiàn)新前景

每經(jīng)記者 張凌霄    每經(jīng)編輯 譚玉涵    

CIGS 太陽能電池 圖片來源：Empa官網(wǎng)

近日，來自瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（Empa）的科學(xué)家開發(fā)了一種新的低溫生產(chǎn)工藝，以此工藝生產(chǎn)出的CIGS（銅銦鎵二硒）雙面薄膜太陽能電池，其將光轉(zhuǎn)化為電能的效率實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的30%以上，其前照式的效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的19.77%，后照式的效率達(dá)到10.89%。

根據(jù)研究人員在《自然》發(fā)表的文章， CIGS雙面薄膜太陽能電池可以從正反兩面收集太陽能，因此可以比傳統(tǒng)太陽能電池產(chǎn)生更多的太陽能。然而，這種電池一般采用高溫沉積工藝生產(chǎn)。當(dāng)溫度超過550℃時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化鎵界面層，阻擋陽光產(chǎn)生的電流。電池的能量轉(zhuǎn)換效率因此受到影響。

為了提高電池效率，科學(xué)家們開發(fā)了低溫沉積工藝，該生產(chǎn)方式產(chǎn)生的氧化鎵更少。他們使用少量銀來降低CIGS合金的熔點(diǎn)，并在僅350°C的沉積溫度下獲得具有良好電子特性的吸收層。他們使用高分辨率透射電子顯微鏡分析了多層結(jié)構(gòu)，并沒有在界面處檢測(cè)到任何氧化鎵。

Empa的領(lǐng)導(dǎo)人Ayodhya Tiwari教授和他的團(tuán)隊(duì)在柔性薄膜太陽能電池方面的研究已經(jīng)超過20年。憑借對(duì)技術(shù)和基本物理過程的深入了解，他們多年來取得了多項(xiàng)太陽能效率記錄。他們從1999年的12.8%開始，效率逐步優(yōu)化完善，2019年時(shí)，該數(shù)值升至20.8%，而去年該效率已經(jīng)達(dá)到21.4%。

采用該技術(shù)的太陽能模塊特別適用于建筑物的屋頂和外墻、溫室、運(yùn)輸車輛、飛艇和便攜式電子產(chǎn)品。

此次雙面GIGS技術(shù)上的突破有望為太陽能發(fā)電帶來新的應(yīng)用前景。Tiwari表示，“雙面CIGS技術(shù)有潛力產(chǎn)生超過33%的能量轉(zhuǎn)換效率，為未來的薄膜太陽能電池開辟了新的可能性。我們現(xiàn)在正試圖與歐洲各地的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和公司建立合作關(guān)系，以加速該技術(shù)的發(fā)展和更大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。”

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封面圖片來源：Empa官網(wǎng)