柔性碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能光伏電池模塊的光電轉換效率創世界記錄

2020-11-25 北極星太陽能光伏網

柔性碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能光伏電池模塊的光電轉換效率創世界記錄

北極星太陽能光伏網訊:  聚醯亞胺薄膜比光伏玻璃薄100倍，輕200倍，有一種先天的優勢，可以過渡到柔性薄膜碲化鎘系統，碲化鎘太陽能電池組件。

2011年6月9日物理學家組織網站報導，杜邦卡普頓(DuPont Kapton)無色聚醯亞胺薄膜(polyimide film)是一種新材料，目前正在開發，作為柔性基質，用於碲化鎘(CdTe：cadmium telluride)薄膜光伏(PV)模塊，現在，能源轉換效率上已經創造了新的世界紀錄。瑞士聯邦材料科學與技術實驗室(Empa：Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology)有一個小組，已展示了13.8%的轉換效率，他們使用了這種新的無色薄膜，刷新了他們過去12.6%的紀錄，並接近使用玻璃的紀錄。

卡普頓聚醯亞胺薄膜薄了100倍，輕了200倍，這是對比通常使用的光伏玻璃而言，因此，就有一種先天的優勢，可以過渡到基於柔性薄膜而不是剛性玻璃的碲化鎘系統。高速而低成本的卷到卷沉積技術(roll-to-roll deposition technologies)可用於高通量(high-throughput)製造柔性太陽能電池，採用聚合物薄膜(polymer film)作為基板就可以。新的聚醯亞胺薄膜意義重大，潛在地說，可帶來更輕更薄的柔性組件，更容易處理，成本更低就可以安裝，這使它可以理想地做一些應用，包括建築一體化光伏應用。

「不需要大卡車運送沉重、易碎的玻璃模塊，也不需要起重機把它們吊到屋頂，進行光伏安裝，人們可以想像，輕巧柔軟的薄膜製成的組件，可以簡單地捲起來運輸，也便於帶著上樓梯，」羅伯特G•施密特(Robert G. Schmidt)說，他是杜邦電路及包裝材料公司(DuPont Circuit & Packaging Materials)光伏部新的業務開發經理。「因為創紀錄的效率已經實現，在瑞士聯邦材料科學與技術實驗室，我們相信，這種柔性、輕便而耐用的材料，有可能徹底改變產業，實現柔性設計，降低系統成本平衡。」

提高效率，實現電網平價(grid parity)

全單片集成化柔性太陽能電池組件(包括6個單元)是基於碲化鎘：瑞士聯邦材料科學與技術實驗室的研究人員最近取得了新的世界紀錄，這一類型太陽能電池的能量轉換效率達到13.8%。

瑞士聯邦材料科學與技術實驗室的薄膜與光電實驗室(Laboratory for Thin Films and Photovoltaics)正在開發高效率薄膜太陽能電池，強調採用新理念，提高性能，簡化生產流程，改進器件結構，用於下一代更有效和低成本的設備。他們一直在做開創性的工作，開發和優化低溫沉積工藝(低於 450攝氏度)，製備的高效率碲化鎘太陽能電池可採用玻璃(達到15.6%的效率)和聚合物薄膜(達到12.6%的效率，這是之前的最高值，最近已經提高到13. 8%)。僅在幾個星期前，蒂瓦裡(Tiwari)的團隊還創造了一個新的世界紀錄，能量轉化效率達到18.7%，那是另一種類型的柔性太陽能電池，是基於銅銦鎵(二)硒(也稱為CIGS：copper indium gallium selenide)。

「找到一種薄膜，既透明又可承受高溫加工，這最初是一個挑戰，但新的卡普頓(Kapton)無色聚醯亞胺薄膜，既可承受所需要的高溫，又具有更高透光率(light transmittance)，因為它的透明度，就使它超過了我們先前的世界紀錄，刷新了柔性碲化鎘太陽能電池的轉換效率，」阿約提亞N•蒂瓦裡(Ayodhya N. Tiwari)說，他是這一實驗室的負責人。「因為我們持續提高光伏效率標準，各種材料都帶來了明顯改觀，在這一進步中，我們要努力實現電網平價。當然，進一步的開發，需要解決成本和穩定性問題。」蒂瓦裡計劃提交一篇技術論文，探討這全部發現，他將出席第26屆歐洲光伏太陽能會議和展覽會(26th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition)，將在德國漢堡舉行，時間是2011年9月5日至9日。

杜邦卡普頓聚醯亞胺薄膜取得了創新設計方案，已用於一系列產業，在過去45年來，這些產業包括航空航天、汽車和工業應用。因為獨特地結合了電、熱、化學和機械屬性，能夠承受極端溫度和其他所需環境，卡普頓聚醯亞胺薄膜已經設定了標準的高性能、長期可靠性和耐久性，可理想地用於光伏產業。三種新的卡普頓 PV9100系列聚醯亞胺薄膜，已經引入薄膜光伏市場，在2010年，也包括一些樣品，可用於非晶矽(a-Si：amorphous Silicon)模塊和銅銦鎵硒太陽能光伏產品。

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