創下大面積鈣鈦礦太陽能新紀錄,轉換效率終於突破 18%

作者 | 發布日期 2021 年 05 月 11 日 14:31 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


鈣鈦礦太陽能的高轉換效率僅小面積尺寸,一旦電池面積放大,轉換效率就會下滑,不過最近德國科學家研發出大面積的鈣鈦礦太陽能,轉換效率終於達 18%,創下新紀錄。

目前在實驗室鈣鈦礦太陽能樣品的轉換效率已經達到 25%,科學家現努力正加快發展腳步,好讓這低成本、容易製造的太陽能技術商業化,不過首先要解決鈣鈦礦太陽能商業化挑戰,好比擴大電池尺寸。

德國卡爾斯魯爾理工學院光科技研究所(Light Technology Institute,LTI)真空沉積鈣鈦礦技術主管 Tobias Abzieher 表示,鈣鈦礦太陽能電池是屬於薄膜太陽能電池,透過積層式拼接組裝形成大面積太陽能模組,因此在沉積太陽能時,還需要將結構線(structuring lines)引入太陽能電池各層,將電池材料相互聯接。

上述的困難度會隨著電池尺寸放大而變增加,太陽能材料沉積的難度提高,將太陽能活性層併聯也會產生死區(dead zone,無感帶),這些最終都會影響太陽能的效率。其中無感帶會像黑洞一樣吸收其他區域的電子,讓電流與電壓消失殆盡。

這次 KIT 團隊透過氣相沉積技術,成功降低沉積困難度與死區影響。團隊指出,真空沉積的優勢在於可控性高、程序變數有限,透過結合新型精密結構與併聯技術,以雷射雕刻技術打造大面積鈣鈦礦膜組,同時也是首次在大面積鈣鈦礦太陽能模組測得近零的縮放損失,這是將鈣鈦礦電池從實驗室跨到工業的重要一步。

經過真空處理和雷射剝蝕技術,LTI 研究人員製做出轉換效率達 16.6% 的 50 平方公分鈣鈦礦太陽能模組,模組面積縮小至 4 平方公分後,效率更提高達 18%,創下了世界紀錄。 LTI 博士生 David Ritzer 表示,儘管面積增加 500 倍以上,但效率幾乎沒有損失。

研究人員未來將集中在最佳化太陽能模組設計以及進一步縮小死區範圍。KIT 終身教授 Ulrich W. Paetzold 表示,若我們能充分利用這項技術,打造 20% 鈣鈦礦模組與更大面積模組,都是近期可實現的目標。

(首圖來源:德國卡爾斯魯爾理工學院