鈣鈦礦-矽太陽能再創紀錄,轉換效率突破 30% 大關有望

作者 | 發布日期 2020 年 12 月 15 日 14:37 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


太陽能電池只要提高一點點轉換效率,就能讓發電量顯著成長,這也是為什麼太陽能電池學者無不全心投入研究新電池材料、配方與技術。而現在德國科學家則研製出轉換效率高達 29.15% 的串疊型太陽能,即將突破 30% 大關。

目前市面上最常見的太陽能是矽晶太陽能電池,其轉換效率約落在 20% 左右,隨著技術愈家成熟與裝置量愈來愈高,它已經是現在綠能技術的當紅炸子雞,但是矽晶材料無法將所有的光轉換成電,當光子能量小於矽的能隙(1.12eV)時,矽電池就無法吸收這些光子,轉換效率到 29% 即觸頂。

因此現在有許多科學家瞄準串疊型太陽能,把鈣鈦礦材料當成矽晶太陽能提高效率的合作夥伴,其效果也十分顯著。以英國的 Oxford PV 為例,在 2018 年中旬已經打造轉換效率高達 27.3% 的太陽能板,又在 12 月突破到 28%,也一併解決鈣鈦礦耐用性較低的問題,現在也正在建設製造工廠。

現在德國亥姆霍茲材料與工程研究中心(Helmholtz-Zentrum Berlin,HZB)研究所所帶來的鈣鈦礦-矽串疊型電池又創新紀錄,轉換效率高達 29.15%。研究新聞稿指出,鈣鈦礦材料可以吸收藍色光,補足傳統矽晶太陽能只能吸收紅光與近紅外光的劣勢。

首先團隊研發全新的鈣鈦礦材料,以咔唑基分子製成的能隙 1.68eV 材料,提高電流流經電極的效率,最後製成 1 平方公分大小的電池,研究人員指出,這項技術也很容易等比例放大,持續鑽研這款電池設計,效率更可能高達 32.4%,且在模擬陽光下照射 300 小時後仍能維持初始性能 95%,不用再封裝。

目前該電池也已通過德國弗勞恩霍夫研究院太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)認證,並列在 NREL 太陽能效率追蹤紀錄中。其中根據 NREL 自 1976 年來的紀錄,鈣鈦礦電池效率進步速度比其他材料都還要快。

(首圖來源:HZB