现在有不少科学家为了使太阳光电转换效率更上一层楼,开始采用“串联型太阳能技术”,将两种不同的太阳能电池组合在一起,让转换效率达到一加一大于二的效果,像是近日加州大学洛杉矶分校便结合钙钛矿与铜铟镓硒(CIGS)太阳能,转换效率突破至 22.4%。
钙钛矿为太阳光电后起之秀,具有低成本、易制造等优点,转换效率更在短短 9 年内提升 6 倍到如今的 22.7%,也有许多科学家将钙钛矿太阳能与硅晶太阳能串联,好比中国 7 月就成功打造转换效率高达 27.2% 的钙钛矿─硅太阳能电池。
而钙钛矿此次的合作对象并不是常见的硅晶太阳能板,而是 CIGS 太阳能。
CIGS 太阳能是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,但由于硅晶太阳能电池的成本大幅下降,大大压缩薄膜太阳能电池市场空间,许多薄膜太阳能厂商相继破产或是倒闭,而该研究或许可进一步重振 CIGS 等薄膜太阳能市场。
加州大学洛杉矶分校亨利‧萨穆埃利工程与应用科学学院(HSSEA)团队透过在市售 CIGS 太阳能上面喷涂薄薄一层的钙钛矿,成功让太阳光电转换效率大幅度提升。
率领团队的台湾教授杨阳(Yang Yang)表示,利用串联太阳能电池设计,同一个电池可吸收两种不同光谱范围的能量,与单单一层 CIGS 太阳能相比,这种方式大大增加光电转换效率,再加上喷涂技术相当简单,不用花费太多成本就能与现有太阳能技术结合。
为了让两种太阳能系统结合,研究员也打造特殊奈米接面将两种技术串联,这一技术还可同时提升电池电压,进一步增加输出电力。且 CIGS 太阳能为薄膜太阳能技术,该电池基板厚度仅 2 微米(micron)、太阳光电效率则是 18.7%,添加 1 微米厚的钙钛矿层后转换效率就提升到 22.4%,不管是轻便程度还是转换效率,都比现有的太阳能板还要高。
杨教授指出,新技术使 CIGS 太阳能电池性能提升近 20%,这也代表着能源成本降低 20%,未来团队则会持续钻研钙钛矿─CIGS 太阳能电池,希望最后可将转换效率提升至 30%。目前研究已发表在《Science》。
- Dual-layer solar cell sets record for efficiently generating power
(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:Flickr/ESA_events CC BY 2.0)