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行業(yè)新聞

疊層太陽(yáng)能電池具有更好的性能

作者: 來(lái)源: 日期:2020/11/10 9:08:34 人氣:1744
  對于太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō),其設計方面跟雙刀片剃刀一樣,那就是兩步工作模式總比一種好。將兩種太陽(yáng)能電池重疊起來(lái)是一種不錯的設計,上層是一種半透明材料,可以將高能光子轉換成電能;而底層材料則可以將低能光子進(jìn)行轉換。這使得跟多的光能可以被轉換成電能。
  迄今為止,該過(guò)程所需的復雜技術(shù)主要局限于空間或密集光伏( CPV)領(lǐng)域。這種“疊層電池”是在非常昂貴的單晶晶片上生長(cháng)得到的,因此不利于大規模生產(chǎn)。 EMPA—瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗室薄膜材料和光伏實(shí)驗室的 Stephan   Buecheler 和 Ayodhya N. Tiwari 帶領(lǐng)的研究團隊成功實(shí)現了在多晶薄膜上生長(cháng)疊層太陽(yáng)能電池,這種方法成本低廉,因此有利于大規模應用,為大規模制造高效太陽(yáng)能電池提供了可能。這種方法的秘密是:研究人員在非常低的溫度( 50℃)下制造了這種頂層太陽(yáng)能電池的鈣鈦礦薄膜,這種制作過(guò)程耗能小,成本低廉,非常有應用前景。這種疊層太陽(yáng)能電池的光電轉換效率達到了 20.5%。 Empa 的研究人員認為這種方法制作的電池有可能進(jìn)一步提高轉換效率。
  分子足球作為這種魔力晶體的基礎材料
  這種雙層材料的成功得益于表層半透明太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā),其效率達到了 14.2%,穿透率達到了 72%。這種材料是通過(guò)將甲基銨碘化鉛沉積在鈣鈦礦晶體中形成的。鈣鈦礦層是在 PCBM 物質(zhì)層上生長(cháng)獲得的。每一個(gè) PCBM 分子包含有 61 個(gè)碳原子,原子相互連接像一個(gè)足球。鈣鈦礦層是通過(guò)在這一層上進(jìn)行蒸汽沉積和旋涂法制成的,因此具有足球一樣的結構,然后在“不冷不熱”的溫度下退火。這種鈣鈦礦層可以將藍光和黃光轉換成電能。相反,紅光和紅外部分則可以穿過(guò)晶體。因此研究人員可以在這層電池之下再設計一種那個(gè)電池可以將這部分光轉換成電能。
  雙層電池的好處:可更好的利用太陽(yáng)能
  Empa 的研究人員使用 CIGS(銅銦鎵二硒)電池作為這種疊層電池的底層,這技術(shù)該實(shí)驗室已經(jīng)探究多年。這種疊層電池的好處是他們可以充分利用太陽(yáng)能。太陽(yáng)能電池只能將能量大于能帶寬度的光子吸收,如果光子能量太低,則不會(huì )產(chǎn)生電能。如果光子能量較高,則更高部分的能量就會(huì )轉換成熱能而浪費掉。這種雙層電池就可以充分利用不同能帶寬度的材料,從而可有效將太陽(yáng)能轉換成電能。
  光電轉換效率超過(guò) 30%不是夢(mèng)
  雖然很好的單層多晶太陽(yáng)能電池的轉換效率最多可以達到 25%,但是這種疊層電池則可能將效率提高到 30%,但是仍然有很多的工作需要做。Ayodhya Tiwari說(shuō), “我們現在所做的僅僅是開(kāi)始。我們需要克服很多的障礙才能達到目標。為了實(shí)現這一點(diǎn),我們需要多學(xué)科交叉的經(jīng)驗,進(jìn)行許多的實(shí)驗,知道我們發(fā)現一種半透明的高性能電池。 ”Stephan Bücheler 說(shuō)關(guān)于太陽(yáng)能電池效率的競賽不僅僅是學(xué)術(shù)秀, “當生產(chǎn)太陽(yáng)能電能時(shí),只有一半的成本會(huì )體現到太陽(yáng)能模塊本身,另一半則體現在基礎設施方面,例如逆變器、電纜、載波的細胞、工程成本和安裝等。當太陽(yáng)能電池的效率提高,且尺寸更小時(shí),這些配套設施的成本也降低了?!?br />
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