打破世界紀錄!光伏電池效率接近30% 距理論上限不遠了

2021-01-08 科創板日報

財聯社(上海,編輯 黃君芝)訊,數十年來,矽一直是太陽能電池市場的主宰者,但近幾年被「後起之秀」鈣鈦礦逐漸掩埋了鋒芒,後者效率從2009年的不到4%迅速上升至今年早些時候的20%,接近矽25%的長期記錄。不過如今,工程師們研發了一種由鈣鈦礦和矽製成的串聯太陽能電池,其效率可達29.15%,打破了世界紀錄。

不僅如此,這種新型鈣鈦礦/矽串聯電池另一大特點在於,在連續暴露於空氣和模擬太陽光下300多小時後,它也能保持穩定的性能,而且無需封裝保護。據悉,該團隊利用了一種具有1.68ev禁帶的複雜鈣鈦礦成分,並專注於優化襯底界面。

據了解,與單獨使用的單個電池相比,由兩個帶隙不同的半導體組成的太陽能電池串聯使用時,可以獲得相當高的效率。這是因為串聯電池更有效地利用太陽光譜。

事實上,這種矽和鈣鈦礦的串聯設計早在5年前就已表現不凡,當時其最高效率就已達到13.7%,兩年前更是達到25.2%,今年早些時候達到27.7%。而此次由慕尼黑亥姆霍茲聯合研究中心(Helmholtz Zentrum München)的科學家們研發的串聯電池效率已接近創紀錄的30%,離35%的理論上限也不遠了。

今年早些時候,這一效率紀錄已經在弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems)獲得認證並被列入了NREL圖表中,該圖表自1976年以來一直記錄著太陽能電池技術的進展。該研究成果也於近日發表在可科學期刊《Science》上。

該研究的第一作者、Albrecht團隊的博士生Eike Khnen表示,「29.15%的效率不僅是這項技術的記錄,而且在NREL圖表中處於整個新興光伏類別的最頂端。」

就目前而言,該串聯太陽能電池是在1平方釐米的樣品中測試的,但研究人員表示,將其擴大到更實際的尺寸應該是一件相對簡單的事情。

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