日前,瑞典烏普薩拉大學(xué)太陽能電池研究人員和第一太陽能公司歐洲技術(shù)中心合作,在學(xué)術(shù)期刊《自然—能源》發(fā)表成果,將銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池發(fā)電量實(shí)現(xiàn)了23.64%的效率,創(chuàng)下新紀(jì)錄。
根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù),全球太陽能電池的部署量正在迅速增長,2022年太陽能發(fā)電量占全球電力超過6%。
太陽能電池最重要的特性是吸收光的能力和將能量輸送到電氣負(fù)載的能力,即減少太陽能在電池內(nèi)部被轉(zhuǎn)化為熱能造成的能量損耗。
目前最好的太陽能模塊可以將22%以上的陽光轉(zhuǎn)化為電力,而太陽能電池研究的目標(biāo)之一,是以合理的生產(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)30%以上的效率。
CIGS薄膜技術(shù)是一種具有競(jìng)爭力的獨(dú)立太陽能電池替代品,該技術(shù)還具有在其他情況下也能發(fā)揮作用的特性,例如串聯(lián)太陽能電池的底部電池。
CIGS太陽能電池中,吸收陽光的材料以黃銅礦為基礎(chǔ),由銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)和硒(Se)組成(故縮寫名為CIGS),并添加了銀和鈉。
為了提高分離電子的效率,這層材料須經(jīng)氟化銣處理,然后放置在電池的透明玻璃面板與金屬鉬背板之間,其中鈉和銣這兩種堿金屬之間的平衡以及CIGS層的組成是轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。
因此,研究人員在CIGS層中引入了較高份量的銀,并實(shí)現(xiàn)了“曲棍球棒”形態(tài)的鎵分布,其中鎵在近背板處濃度較高,在靠近電池緩沖層的濃度較低且穩(wěn)定。這種元素分布方式減小了橫向和深度的帶隙波動(dòng),降低了開路電壓損失,從而實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化率23.64%的新紀(jì)錄。
該文對(duì)太陽能電池進(jìn)行了全面的材料和電學(xué)分析,并與此前同類型太陽能電池的紀(jì)錄進(jìn)行了比較。
“希望這些分析能為進(jìn)一步提高電池性能提供基礎(chǔ)。對(duì)于以高可靠性著稱的CIGS技術(shù)來說,新紀(jì)錄意味著它可能為串聯(lián)太陽能電池等新應(yīng)用提供可行性替代方案。”負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的烏普薩拉大學(xué)太陽能電池技術(shù)教授Marika Edoff稱。