新製程可望降低多接面太陽能成本,未來高效率電池將更普及

作者 | 發布日期 2019 年 06 月 26 日 8:30 | 分類 太陽能 , 材料、設備 , 能源科技 follow us in feedly


目前市面上太陽能板轉換效率大多落在 20% 左右,當然也不是沒有更高效率的面板,只不過這些太陽能板因為製造困難,成本非常高昂。對此,美國科學家已透過全新的製程,或許能降低高效率多接面太陽能電池(multi-junction cell)的成本。

多接面太陽能板是由不同能隙的半導體組成,就某方面來說就是個串疊型太陽能電池,像是先前德國夫朗和斐協會太陽能研究所就將矽電池與三五族的砷化鎵、磷化銦鎵結合,這類太陽能板可吸收的光譜能量較廣,轉換效率相當高,最高紀錄曾達到 45%,但多接面太陽能電池的結構非常複雜,不同材料會有不同的結構,相當考驗電荷傳輸與收集,各層間流通的電流都得保持一致,避免電流損耗。

通常多接面太陽能結構從底部到頂層分別為:基板、底部電池胞、穿隧二極體、頂部電池胞與抗反射層。科學家為了順利傳輸電荷,會在不同層之間打造隧道結(tunnel junction),透過量子穿隧效應(quantum tunnelling effect)導通層與層之間的電流,這也進一步提高成本與建造難易度。

▲ 在傳統多接面太陽能中,科學家會在金屬跟金屬之間放置絕緣體,三者一同形成隧道結(Source:Miraceti [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

對此,美國北卡羅萊納州立大學(NC State University)團隊已開發出更簡單的電池製造方法,在該實驗中,透過在矽晶太陽能電池上直接堆疊砷化鎵太陽能電池,並利用金屬間的鑑結來結合太陽能電池中不同的材料。

北卡羅萊納州立大學電機工程系名譽教授 Salah Bedair 表示,銦是一切的關鍵,團隊在電池的金屬接面附上銦薄膜,這種金屬在常溫常壓下容易鑑結,因此團隊能透過機械堆疊跟電性聯接來結合兩種材料,最終製成太陽能電池。

(Source:北卡羅萊納州立大學

團隊認為,透過該製造方法,科學家將能善加利用現有的技術與太陽能電池,不需要再開發全新的電池。Bedair 指出,太陽能電池製造商最佳化現有製程或產品後,或許就能提高製造多接面太陽能電池的效率,進一步降低成本。

(首圖來源:Flickr/Chris Ballance CC BY 2.0)

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