法國研究超薄太陽能電池的潛力和局限性,未來應用將不受限制

2020-11-23 電子發燒友

法國研究超薄太陽能電池的潛力和局限性，未來應用將不受限制

佚名 發表於 2020-11-16 17:02:32

法國的一項新研究強調了超薄光伏電池的潛力，但商業化生產的道路將充滿挑戰。研究人員提出了一系列整合光子和電子元素的新型細胞結構。

法國國家科學研究中心的一組科學家進行了一項研究，以評估基於晶體矽，砷化鎵（GaAs）和硒化銅銦鎵（CIGS）的超薄太陽能電池的潛力和局限性。

在最近發表在《自然能源》上的「超薄太陽能電池的進展和前景」中，科學家聲稱生產太陽能電池的厚度至少要比商業太陽能電池薄十倍，這將便宜得多，因為所需材料的數量明顯減少。與較薄的細胞層相關的沉積時間的下降也將導致更高的生產通量和更低的投資成本。

研究人員史蒂芬·科林（Stephan Collin）表示：「我們認為未來超薄太陽能電池的應用將不受限制。一旦克服了技術難題，它們可能會提供成本優勢和節省材料而沒有缺點。」

當前，太陽能電池使用的材料太多，但是一旦全面開發和工業化，超薄太陽能電池可能具有相同的性能。

Collin說：「對於晶體矽，趨勢是減小太陽能電池的厚度，這項研究將刺激這種趨勢。我們可能會期望矽太陽能電池在幾年內變薄到大約50 µm，但是要變薄則需要在製造過程中進行大幅度的改變。」

該研究小組表示，目前在開發此類電池中使用的光學方法還不夠，因為過多地降低吸收體材料的厚度可能會損害太陽能電池的整體結構。

該小組說：「總體而言，載流子光生和收集的問題是緊密聯繫在一起的，吸收劑的薄化進一步限制了選擇性接觸和鈍化層的實現。」

用於增強晶體電池的光吸收的策略更為複雜。科學家表示可以通過「將自底向上的生長方法和可擴展的圖案化技術應用於處理10μm厚的矽電池以達到15％以上的效率」來實現工業上可行的超薄太陽能電池。

以砷化鎵為基礎的超薄電池被認為是探索新型捕光策略的模型設備，可應用於其他材料。

Collin說：「對於III－V而言，超薄太陽能電池由於具有更長的使用壽命而在太空應用中具有明顯的優勢，因此我們預計將朝著這個方向大力努力，並有望在中期應用。」

第一種商業產品可能是CIGS和碲化鎘（CdTe）電池。

Collin補充說：「這些技術可以從厚度減少中受益，而無需在電池結構或製造工藝上進行大的改變。」

主要的技術挑戰是開發一種能夠保持高CIGS沉積溫度約500℃，同時提供高光反射率並與CIGS形成歐姆接觸且表面重組率低的背接觸。

研究人員補充說，多結超薄電池也有可能成為一種有前途的應用，但在整體寬帶光譜上的高效捕獲光以及亞電池之間的電流匹配方面仍然存在問題。然而，科林相信超薄太陽能電池可以用於建築綜合光伏（BIPV）。

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