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    結合硅與鈣鈦礦材料 太陽能轉換效率躍升至 27.2%

    2018-07-03 09:14:31 太陽能發電網
    太陽能技術日新月異,光電轉換效率紀錄每隔幾周又會再翻新,象是最近英國太陽能公司 Oxford PV便透過鈣鈦礦-硅晶太陽能技術,將效率提高至 27.2%。硅晶太陽能為當前產業首選技術,便宜、高效又穩定的優勢讓太陽光電成為最受歡迎的再生能源,但以目前已大規模商業化的技術而言,其轉換效率預期很難超過 25%,因此科學家一直在尋找

    太陽能技術日新月異,光電轉換效率紀錄每隔幾周又會再翻新,象是最近英國太陽能公司 Oxford PV便透過鈣鈦礦-硅晶太陽能技術,將效率提高至 27.2%。


    硅晶太陽能為當前產業首選技術,便宜、高效又穩定的優勢讓太陽光電成為最受歡迎的再生能源,但以目前已大規模商業化的技術而言,其轉換效率預期很難超過 25%,因此科學家一直在尋找另一個太陽能明日之星。

     

     

    鈣鈦礦則是太陽能領域后起之秀,光電轉換效率在 9 年內增加到可與硅晶太陽能媲美的 22%,近年來科學家更為了尋求突破與新材料,紛紛將鈣鈦礦與硅晶太陽能相結合,讓原本處于市場競爭關系的太陽能電池材料握手言和,打造新型太陽能電池。


    英國 Oxford PV 便以此技術成功研發出 1 cm2大小的高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池,該效率除了獲得德國 Fraunhofer 太陽能系統研究所(ISE)認證,也突破單一接面式(Single Junction)硅晶太陽能電池 26.7% 的紀錄。


    該公司并不期望能將單一太陽能材料效率最大化,反而利用鈣鈦礦與硅晶電池各自優缺點與不同能隙特性,試圖將鈣鈦礦-硅晶太陽能電池轉換效率躍升至 30% 以上。


    理論上,由于鈣鈦礦與硅晶材料能隙寬度不一,兩者光吸收范圍并不會重疊,因此可各司其職:鈣鈦礦負責吸收綠光、藍光并轉換為電能,硅則用于吸收紅光與近紅外光,但現實往往沒那么簡單,能隙重疊效應(bandgap overlap effect)仍將底層硅晶太陽能電池的效率砍半,大大影響整體太陽能效率。


    為研發出高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池,該公司結合轉換效率達 17% 與 22% 的鈣鈦礦與硅晶太陽能電池,但由于能隙重疊效應,最終轉換效率比預期少 11% 左右。


    不過與一般硅晶與鈣鈦礦電池相比,轉換效率 27.2% 已算是產業大突破。Oxford PV 目前也正努力在德國生產 156mmx 156mm 商業尺寸鈣鈦礦-硅晶太陽能電池,并試圖出售其概念。


    Oxford PV 執行長 Frank Averdung 指出,公司目前最大挑戰不是在提升轉換效率,而是要穩定其性能。由甲基氨基碘化鉛(MAPbI3)制成的鈣鈦礦遇到濕度會有衰退問題。該公司盼能逐一突破,并希望可在 2019 年投入測試,并于 2020 年推出產品。


    Oxford PV 并非世界第一個研發鈣鈦礦-硅晶太陽能電池團隊,2018 年 2 月美國布朗大學與內布拉斯加大學林肯分校(UNL)已如火如荼研發該技術,還想研發出不含鉛的鈣鈦礦電池;瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)與瑞士電子和微技術中心(CSEM)組成的團隊也在本月中旬將該類型電池轉換效率提高到 25.2%,或許業界與研究院未來達 30% 效率指日可待。

     



    作者: 來源:集邦新能源網 責任編輯:jianping

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