效率23.1％，NREL科學家構建全鈣鈦礦疊層太陽電池

2020-10-12 索比光伏網

從Joule雜誌了解到，美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)科學家開發了一種全鈣鈦礦疊層太陽電池，稱是迄今為止所有非III-V技術中效率最高的柔性薄膜太陽電池。

該結構基於一種稱為Apex Flex的新型寬帶隙鈣鈦礦複合層，可以承受熱、光和運行測試，同時提供可靠的高壓。隨著原子層沉積(ALD)的發展，這種新材料被描述為「由具有親核羥基和胺官能團的超薄聚合物組成的成核層，用於使共形的低導電鋁氧化鋅層成核。」

研究人員解釋說，疊層電池的兩末端結構對於製造高性能設備特別具有挑戰性，因為需要相互「調諧」不同的電池材料以防止它們在某些光照條件下限制彼此的性能。他們指出，如果這個問題得到解決，那麼在去除了兩個透明觸點和一個潛在的基板後，疊層電池可以更輕，更便宜。

研究人員解決了兩個主要挑戰，其一涉及連接團隊的新型寬帶隙鈣鈦礦，由於氧化銦錫的厚複合層引起的分流，在以前的設計中，互連區域包含小的分流路徑降低了效率。在兩種鈣鈦礦材料之間，NREL的團隊設計了一個新的複合層，同時保留了通用的體系結構和製造範例，對製造進行一些周到的更改，創建了密集且薄的複合層，消除了分流路徑，並且比以前的技術薄約80%。

其二部分涉及新的寬帶隙鈣鈦礦層，該層能夠承受熱，光和運行測試，同時提供可靠的高壓。先前設計中的瓶頸與材料的不穩定性有關-光會導致材料內的化學偏析並導致效率下降，由於碘化物-溴化物滷化物的偏析而導致的寬間隙子電池中的大電壓損失。第二個問題團隊通過減少溴的量，使用不同的分子合金來改變該層的晶體結構來解決，將材料的帶隙調整到了損耗大大降低的水平，結果是：具有高穩定性和效率的連續可調帶隙電池。

NREL研究人員稱，這種成分調整可以使1.73電子伏特的帶隙鈣鈦礦具有高而穩定的電壓。通過結合這些進展，研究人員製造出了兩端子全鈣鈦礦疊層太陽電池，在剛性基板上的功率轉換效率為23.1%，在柔性塑料基板上的功率轉換效率為21.3%。

研究人員表示：「在單個太陽電池中配對多個金屬滷化物鈣鈦礦吸收劑將實現真正差異化的太陽能技術，該技術具有高效，低成本和輕巧的特點。這項合作努力使全鈣鈦礦薄膜更接近商業現實，我們很高興看到它們在不久的將來在現實世界中的應用。」

最新消息： ☞☞第二屆全球鈣鈦礦與疊層電池產業化論壇 將於10月27~29日在嘉興召開。持續兩天的活動將邀請約30位全球鈣鈦礦領域技術專家做專題報告。

論壇邀請單位包括：鈣鈦礦電池研究機構、電池與組件製造商、關鍵裝備及配套材料供應商、第三方檢測認證機構、分析諮詢機構、終端用戶代表等行業企業及專家齊聚嘉興，全方位探討鈣鈦礦與疊層技術在光伏產業新一輪變革中所面臨的新機遇和新挑戰。

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