晶矽太陽能電池轉換效率新進展:日本26.3%、德國31.3%

2020-12-05 索比光伏網
      傳統的晶矽太陽能電池之理論轉換效率天花板，依技術差異大約介於23~25%之間，最高可達29.1%。透過多層次構造搭配矽材料，日本KANEKA與NEDO、德國Fraunhofer ISE分別將太陽能電池的轉換效率提高到了26.3%與31.3%，雙雙創下個別技術的新紀錄。

KANEKA與NEDO：持續發展異質結技術

KANEKA積極於發展異質結(heterojunction)太陽能電池技術，並與日本新能源產業技術綜合開發機構NEDO合作，結合背電極設計，在2016年9月發表了面積180cm^2、轉換效率達26.33%的太陽能電池。

另一方面，僅採異質結技術的太陽能電池之轉換效率，也在今年三月正式突破26%，來到26.3%。這款電池的表面積為180.4cm^2，較先前的25.6%紀錄提高了2.7%。KANEKA的研究人員吉河訓太指出，這款電池採用了非矽(a-Si)、晶矽、改良異質結技術、CVD技術、光學管理與電極技術等方式，成功提高電池的轉換效率。這款新電池的光學性質也更好，衰退率較傳統電池為低。

KANEKA與NEDO共同發表的26.3%異質結太陽能電池。(來源：KANEKA / Nature Energy)

Fraunhofer ISE：三五族多接合電池效率表現佳

德國Fraunhofer ISE與奧地利公司EV Group已合作研發三五族半導體/矽材多接合太陽能電池多時，並於2016年11月成功發表面積4平方公分、轉換效率達30.2%的電池產品，一舉突破矽晶電池的效率天花板。

Fraunhofer ISE 與 EV Group 共同研發的三五族多接合太陽能電池。(來源：Fraunhofer ISE)

這項研究很快又有了新突破，效率進一步來到31.3%。此電池將微米級的三五族半導體透過電漿活化程序轉換為矽材料，使外延片表面的次電池(subcell)表面在壓力下呈現真空狀接合，如此一來，三五族次電池表面的原子就能與矽原子緊密結合為一體。

除此之外，這款電池依序堆疊磷化銦鎵(GaInP)、矽(由三五族半導體轉化而來)、砷化鎵(GaAs)等三種材料，能吸收更廣泛的太陽光譜，提高轉換效率。雖然內部結構相當複雜，但Fraunhofer ISE的研究人員表示，其外表跟一般的產品相去不大，因此可與傳統太陽能電池結合。

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