太陽能串聯研究又一樁,鈣鈦礦結合 CIGS 太陽能效率達 22.4%

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 05 日 8:00 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

現在有不少科學家為了使太陽光電轉換效率更上一層樓,開始採用「串聯型太陽能技術」,將兩種不同的太陽能電池組合在一起,讓轉換效率達到一加一大於二的效果,像是近日加州大學洛杉磯分校便結合鈣鈦礦與銅銦鎵硒(CIGS)太陽能,轉換效率突破至 22.4%。



鈣鈦礦為太陽光電後起之秀,具有低成本、易製造等優點,轉換效率更在短短 9 年內提升 6 倍到如今的 22.7%,也有許多科學家將鈣鈦礦太陽能與矽晶太陽能串聯,好比中國 7 月就成功打造轉換效率高達 27.2% 的鈣鈦礦─矽太陽能電池。

而鈣鈦礦此次的合作對象並不是常見的矽晶太陽能板,而是 CIGS 太陽能。

CIGS 太陽能是薄膜太陽能電池中轉換效率最高的系統,其成本與使用材料也比傳統矽太陽能更少,但由於矽晶太陽能電池的成本大幅下降,大大壓縮薄膜太陽能電池市場空間,許多薄膜太陽能廠商相繼破產或是倒閉,而該研究或許可進一步重振 CIGS 等薄膜太陽能市場。

加州大學洛杉磯分校亨利‧薩穆埃利工程與應用科學學院(HSSEA)團隊透過在市售 CIGS 太陽能上面噴塗薄薄一層的鈣鈦礦,成功讓太陽光電轉換效率大幅度提升。

率領團隊的台灣教授楊陽(Yang Yang)表示,利用串聯太陽能電池設計,同一個電池可吸收兩種不同光譜範圍的能量,與單單一層 CIGS 太陽能相比,這種方式大大增加光電轉換效率,再加上噴塗技術相當簡單,不用花費太多成本就能與現有太陽能技術結合。

為了讓兩種太陽能系統結合,研究員也打造特殊奈米接面將兩種技術串聯,這一技術還可同時提升電池電壓,進一步增加輸出電力。且 CIGS 太陽能為薄膜太陽能技術,該電池基板厚度僅 2 微米(micron)、太陽光電效率則是 18.7%,添加 1 微米厚的鈣鈦礦層後轉換效率就提升到 22.4%,不管是輕便程度還是轉換效率,都比現有的太陽能板還要高。

楊教授指出,新技術使 CIGS 太陽能電池性能提升近 20%,這也代表著能源成本降低 20%,未來團隊則會持續鑽研鈣鈦礦─CIGS 太陽能電池,希望最後可將轉換效率提升至 30%。目前研究已發表在《Science》。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:Flickr/ESA_events CC BY 2.0)