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英國公司將鈣鈦礦-硅晶太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提升至27.2%

2018-07-13 09:39:16 科技新報  點擊量: 評論 (0)
太陽能技術(shù)的進(jìn)步可謂日新月異,光電轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄幾乎每隔幾周就會翻新。比如最近英國太陽能公司 Oxford PV 便將鈣鈦礦-硅晶太陽能技術(shù)

太陽能技術(shù)的進(jìn)步可謂日新月異,光電轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄幾乎每隔幾周就會翻新。比如最近英國太陽能公司 Oxford PV 便將鈣鈦礦-硅晶太陽能技術(shù)的效率提高至 27.2%。

硅晶太陽能為當(dāng)前產(chǎn)業(yè)首選技術(shù),便宜、高效又穩(wěn)定的優(yōu)勢讓太陽光電成為最受歡迎的再生能源,但以目前已大規(guī)模商業(yè)化的技術(shù)而言,其轉(zhuǎn)換效率預(yù)期很難超過 25%,因此科學(xué)家一直在尋找另一個太陽能明日之星。

鈣鈦礦則是太陽能領(lǐng)域后起之后,光電轉(zhuǎn)換效率在 9 年內(nèi)增加到可與硅晶太陽能媲美的 22%。

近年來,科學(xué)家更為了尋求突破與新材料,紛紛將鈣鈦礦與硅晶太陽能相結(jié)合,讓原本處于市場競爭關(guān)系的太陽光電材料握手言和,成為新型太陽能電池。

英國 Oxford PV 便以此技術(shù)成功研發(fā)出 1 平方公分大小的高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池,該效率除了獲得德國 Fraunhofer 太陽能系統(tǒng)研究所(ISE)認(rèn)證,也突破了單一接面式(Single Junction)硅晶太陽能電池 26.7% 的紀(jì)錄。

該公司并不期望能將單一太陽能材料效率最大化,反而利用鈣鈦礦與硅晶電池各自優(yōu)缺點與不同能隙特性,拼將鈣鈦礦-硅晶太陽能電池轉(zhuǎn)換效率躍升至 30% 以上。

理論上,由于鈣鈦礦與硅晶材料能隙寬度不一,兩者光吸收范圍并不會重疊,因此可各司其職:鈣鈦礦負(fù)責(zé)吸收綠光、藍(lán)光并轉(zhuǎn)換為電能,矽則用于吸收紅光與近紅外光。

但現(xiàn)實往往沒那么簡單,能隙重疊效應(yīng)(bandgap overlap effect)仍將底層硅晶太陽能電池的效率砍半,大大影響整體太陽能效率。

為研發(fā)出高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池,該公司結(jié)合轉(zhuǎn)換效率達(dá) 17% 與 22% 的鈣鈦礦與硅晶太陽能電池,但由于能隙重疊效應(yīng),最終轉(zhuǎn)換效率比預(yù)期少了 11% 左右。

不過,與一般硅晶與鈣鈦礦電池相比,轉(zhuǎn)換效率 27.2% 已算是產(chǎn)業(yè)大突破。Oxford PV 目前也正努力在德國生產(chǎn) 156mm×156mm 商業(yè)尺寸鈣鈦礦-硅晶太陽能電池,并試圖出售其概念。

Oxford PV CEO Frank Averdung 指出,公司目前的最大挑戰(zhàn)不是在提升轉(zhuǎn)換效率,而是要穩(wěn)定其性能。由甲基氨基碘化鉛(MAPbI3)制成的鈣鈦礦遇到濕度會有衰退問題,該公司希望能逐一突破,并希望在 2019 年投入測試,于 2020 年推出產(chǎn)品。

Oxford PV 并非世界第一個研發(fā)鈣鈦礦-硅晶太陽能電池的團(tuán)隊。

2018 年 2 月,美國布朗大學(xué)與內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校(UNL)已如火如荼研發(fā)該技術(shù),還希望研發(fā)出不含鉛的鈣鈦礦電池。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)與瑞士電子和微技術(shù)中心(CSEM)組成的團(tuán)隊,也在近期將該類型電池轉(zhuǎn)換效率提高到 25.2%。

或許,鈣鈦礦-硅晶太陽能電池效率達(dá) 30% ,已指日可待。

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責(zé)任編輯:電朵云

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