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薄膜光伏電池轉(zhuǎn)換率有望高于矽晶

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:618次  |  2019年03月02日  

由歐洲八國11家合作夥伴組成的研究聯(lián)盟宣稱找到一種可達(dá)到25%轉(zhuǎn)換效率的矽晶替代方案,透過其“超高效率CIGS薄膜太陽能電池”(Sharc25)計(jì)劃,只需要目前低廉且低效率方案一部份的成本,即能以25%的轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生媲美結(jié)晶矽的單結(jié)薄膜太陽能電池。


當(dāng)今最常用的普通單結(jié)晶矽太陽能電池平均約有25%的轉(zhuǎn)換效率,更先進(jìn)的設(shè)計(jì)據(jù)稱理論上還可達(dá)到33%的效率極限。然而,中國制造商以及其他低成本太陽能電池供應(yīng)商青睞的低價(jià)薄膜電池效率明顯更低得多。此外,日本的產(chǎn)業(yè)技術(shù)總合研究所(AIST)、太陽光發(fā)電協(xié)會(huì)(PVTEC)、夏普(Sharp)、松下(Panasonic)與三菱(Mitsubishi)在上個(gè)月發(fā)布共同開發(fā)出一款三結(jié)薄膜太陽能電池,可達(dá)到超過13%的轉(zhuǎn)換效率。


Sharc25計(jì)劃是由德國太陽能暨氫能研究機(jī)構(gòu)(ZSW)主導(dǎo),并得到歐盟Horizon2020計(jì)劃以及瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(EMPA)的690萬美元贊助。


“我們的太陽能電池可用于像穿戴式電子等小型裝置中,”Empa薄膜與光電實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人兼Sharc25計(jì)劃協(xié)調(diào)員AyodhyaTiwari表示,“但我們的主要興趣在于為建筑物與太陽能電場(chǎng)等公共事業(yè)進(jìn)行大規(guī)模發(fā)電?!?/p>


世界各地有許多太陽能電池研究人員均試圖提高薄膜CIGS太陽能電池的效率,過去幾年來也的確取得了大幅進(jìn)展——其中有些可說是一大突破,不過,薄膜太陽能電池技術(shù)至今仍無法媲美矽晶。此外,EMPA認(rèn)為它在技術(shù)與資金方面均尚未能達(dá)到目標(biāo)。為什么?

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Tiwari說:“由于過去兩年來所達(dá)到的突破成果,以及根據(jù)我們的效率剩余損失分析,我們看到未來更多進(jìn)展的可能性。在科學(xué)領(lǐng)域,你遵循邏輯事實(shí),并依據(jù)自已的經(jīng)驗(yàn)與其他專家提供的知識(shí),致力于發(fā)展具有良好信念的假設(shè)。創(chuàng)新與突破是可能的,而且我們盡全力也希望取得進(jìn)步,以期達(dá)到成功的目標(biāo)?!?/p>


這些歐盟的研究人員們可說是目標(biāo)遠(yuǎn)大,不過,他們相信擁有集體的力量,能夠共同克服工程障礙——即薄膜CIGS太陽能電池轉(zhuǎn)換效率無法媲美矽晶等級(jí)的挑戰(zhàn)。此外,他們已經(jīng)獲得充份的資金,但其動(dòng)機(jī)并不在于獲利,因而能為其研究工作帶來更多成功的機(jī)會(huì)。


“我們的下一步是與合作夥伴們共同實(shí)現(xiàn)這個(gè)雄心壯志,在這項(xiàng)計(jì)劃中,所有的合作夥伴都積極熱情地貢獻(xiàn)他們的專業(yè)。以科學(xué)家的角度來看,我認(rèn)為我們并非只著眼于最后的競賽,我們的目標(biāo)在于不斷提升,同時(shí)隨著我們的進(jìn)展來設(shè)定具有挑戰(zhàn)性的新目標(biāo)。所以,我們努力是竭盡所能地讓可負(fù)擔(dān)的太陽能電源落實(shí)于全世界各地。我們必須著重于適于工業(yè)生產(chǎn)的過程,攜手將技術(shù)訣竅轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的理念,”Tiwari表示。


除了EMPA與ZSW以外,該計(jì)劃的其他合作夥伴還包括在盧森堡、法國魯昂、義大利Parma和芬蘭Aalto的大學(xué);比利時(shí)校際微電子(IMEC);德國亥姆霍茲柏林(HZB)材料與能源研究中心;伊比利亞國際奈米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(INL);瑞士Flisom與德國ManzCIGSTechnology等司。


EMPA目前已經(jīng)為CIGS薄膜太陽能電池實(shí)現(xiàn)超過20%的效率了,ZSW更領(lǐng)先EMPA達(dá)到了21.7%的能源效率,其他的合作夥伴也陸續(xù)找到達(dá)到25%目標(biāo)以前所需改善之處,包括提高吸收率,以及最佳化光源管理的高效率表面與介面。

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該聯(lián)盟的終極目標(biāo)是以單結(jié)薄膜電池超越亞洲的多結(jié)太陽能電池。據(jù)Tiwari表示,這種單結(jié)太陽能電池在歐洲制造太陽能模組的成本比在中國制造更低,例如針對(duì)穿戴式裝置、家電以及大量生產(chǎn)的網(wǎng)格裝置,在峰值時(shí)成本僅每瓦0.38美元。

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