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串联钙钛矿与 CIGS,新型薄膜太阳能转换效率创新高达 24.6%

2024-11-23 208

继月初加州大学洛杉矶分校带来转换效率达 22.4% 的钙钛矿─铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池,近期比利时欧洲跨校际微电子研究中心(IMEC)更进一步、将转换效率突破至 24.6%,再一次为钙钛矿─CIGS 太阳能创下新纪录。

太阳光电技术日新月异,不少科学家为了让太阳能转换效率突破再突破,将两种不同的太阳能电池组合在一起,让不同的太阳光电材料可截长补短,发展各自的优势。其中钙钛矿为常见的组合之一,该技术兼具低成本与易制造优点,还可制成薄膜太阳能板,转换效率更在短短 9 年内提升 6 倍到如今的 22.7%,为各家机构炙手可热的研究对象。

CIGS 太阳能则是商业化薄膜太阳能电池中转换效率最高的系统,其成本与使用材料也比传统硅太阳能更少,两者结合将可为高效可挠式太阳能与建筑整合太阳能提供更多的太阳能板选项。

IMEC 近期成功开发出四端子型(4-terminal)串联太阳能电池,并表示顶部的钙钛矿太阳能板可吸收大部分可见光,底下的 CIGS 电池则可吸收近红外光,借由这种一加一大于二的串联方式,太阳能转换效率表现远比单一的钙钛矿与 CIGS 电池还要好。

为了提升串联太阳能转换效率,IMEC 也是煞费苦心、研究两种不同的串联型电池,IMEC 薄膜太阳能研究负责人 Tom Aernouts 表示,团队分别将最高级的钙钛矿与硅晶、CIGS 太阳能结合,最后看好 CIGS 的薄膜太阳能发展前景,决定大力开发钙钛矿─CIGS 串联技术。

团队采用 EnergyVille 与欧洲薄膜太阳能研究联盟 Solliance 合作研发的钙钛矿、德国巴登符腾堡太阳能和氢能源研究中心(ZSW)面积仅 0.5 平方公分大小的 CIGS 太阳能,并透过添加光学耦合层与最佳化透明电极,提升钙钛矿对近红外光的透光率。

除此之外,科学家也改善钙钛矿 1.72eV 宽能隙,进一步提高钙钛矿─CIGS 太阳能转换效率。ZSW 太阳能部门首席执行官 Michael Powalla 表示,钙钛矿太阳能性能提升与 CIGS 高转换效率都是此次研究背后功臣,尤其 CIGS 太阳能有多种参数可选择,团队可最佳化各式排列组合,大幅提升串联太阳能的转换效率。

目前科学家已成功打造钙钛矿─CIGS 串联太阳能原型,也有提出双端子型串联太阳能解决方案,未来则致力于将转换效率提升至 30% 以上与打造更大的太阳能模组,盼该技术可助建筑整合太阳能系统一臂之力。

  • Perovskite/CIGS tandem cell with Record Efficiency of 24.6 percent Paves the Way for Flexible Solar Cells and High-Efficiency Building-Integrated PV

(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:IMEC)

2019-03-11 09:31:00

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