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薄膜太阳能电池效率创历史新高

薄如纸却高效:采用过氧化物和铜铟镓硒的串联太阳能电池。(图片来源:G. Farias Basulto/HZB)
薄如纸却高效:采用过氧化物和铜铟镓硒的串联太阳能电池。(图片来源:G. Farias Basulto/HZB)
这些铜铟镓硒电池非常灵活,所需的材料仅是硅太阳能电池的一小部分。将它们与过氧化物结合使用可显著提高效率。
Renewable Science

每层薄膜的厚度只有令人难以置信的 2 微米,实际上由四层叠加而成:CIGS 晶体层(由铜、铟、镓和硒组成)、由掺铝氧化锌制成的中间层、过氧化物层和底部的接触层。

相比之下,市售太阳能组件的活性层至少要厚一百倍。这就大大增加了材料用量,增加了重量,并且在其他潜在应用中缺乏灵活性。

通过优化串联太阳能电池两部分之间的接触面,研究人员能够将电池的效率提高到 24.6%。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE)使用特定的测量程序对这一数据进行了验证。

只有在扫描电子显微镜下才能看到不同的层次。(图片来源:G. Farias Basulto/HZB)
只有在扫描电子显微镜下才能看到不同的层次。(图片来源:G. Farias Basulto/HZB)

亥姆霍兹中心的研究人员还有信心将效率提高到 30% 以上。这将使薄膜解决方案跻身最好的串联太阳能电池之列,但其材料投入仅为它们的一小部分。

虽然我们不知道这种薄如纸的薄膜在长期使用中的耐用性如何,但基于包晶石的太阳能模块(至少是高效太阳能模块)在湿气和阳光的作用下会出现相当大的效率损失。

在薄膜电池投入实际使用之前,还必须大幅简化生产工艺。厚度小于 1 微米的薄膜层的正确应用需要一个带有真空室和转移室的集群系统,这意味着该技术距离价值 300 美元的阳台太阳能电池板还有很长的路要走。

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Mario Petzold, 2025-02- 6 (Update: 2025-02- 7)