N 型串疊型鈣鈦礦-矽太陽能新紀錄,轉換效率突破 27%

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 20 日 14:00 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


近年來鈣鈦礦太陽能轉換效率突飛猛進,實驗室電池的效率已達到 25%,如今沙烏地阿拉伯科學家更以 n-i-p 結構鈣鈦礦太陽能,研發出轉換效率達 27% 的鈣鈦礦-矽晶串疊型電池。

在許多太陽能技術中,都有發現 N 型電池表現優於 P 型的情形,且兩者生產製備沒有多大區別,以單晶矽太陽能來說,磷摻雜的 N 型單晶矽電池較硼摻雜的 P 型單晶矽電池有許多明顯的優勢。

鈣鈦礦太陽能的 n-i-p 結構則是在透明陰極上先後製備出電子傳輸層、鈣鈦礦、電洞傳輸層和陽極金屬,p-i-n 則相反,先是電洞傳輸層、鈣鈦礦,再來是電子傳輸層和陰極金屬,通常 n-i-p 結構的鈣鈦礦太陽能轉換效率高,表現更好,不過 p-i-n 製備工藝更簡單便宜、溫度更低,也適合與傳統太陽能電池結合成串疊型太陽能,受到比較多的關注。

過去研究指出,若是將 n-i-p 鈣鈦礦電池與矽晶太陽能串聯,表現往往不如預期,得改用效率較低的 p-i-n 結構,對此沙烏地阿拉伯阿布都拉國王科技大學(KAUST)認為不該埋沒這些優良的電池,決定投入研發。

如今團隊已透過非晶質氧化鈮(amorphous niobium oxide)材料,打造全新的選擇性接觸層,通常選擇性接觸層負責將光轉換成電、不能轉換的光則變成廢熱,KAUST 研究員 Erkan Adin 表示,新型接觸層讓 N 型串疊太陽能電池捕捉更多的光,也因為新開發的接觸材料,更有效地將吸收的光轉化為能量。

團隊希望能用 n-i-p 串聯電池技術研製效率更高的太陽能板,也認為這項技術能同時應用在太陽能水分解製氫領域。

研究團隊小組的下一步將是擴大設備的規模,將引入全尺寸六英吋矽晶片。團隊指導人 Stefaan de Wolf 表示,我們希望能將研究擴大到工業規模的矽晶技術,目前我們已經開始嘗試在雙面高效率矽基異質結構(Silicon Hetero-Junction,SHJ )電池上開發串疊型技術。

(首圖來源:shutterstock)