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硅薄膜太阳能电池转化率世界纪录被刷新

发布时间:2015-06-09

  一个由日本多家研究机构人员组成的研究小组日前宣称,他们开发出的一种三结薄膜硅太阳能电池获得了13.6%的稳定转化效率,成功打破了此前报道的13.44%的世界纪录。研究人员称,如果进行一些合理化改进,其效率可达14%以上。相关论文发表在《应用物理快报》杂志上。

  该研究小组由日本最大的几个研究中心抽调的人员组成,其中包括先进工业科学和技术研究所(AIST)、光伏发电技术研究协会(PVTEC)、夏普、松下和三菱。

  AIST研究员佐井田村说,新研究获得了两个重要成果。一是开发出具有先进光捕获能力的薄膜硅太阳能电池;二是在只有4微米厚的微晶吸收层上实现了每平方厘米34.1毫安的光电流密度。

  太阳能电池的效率有多种不同类型,通常不同类型效率之间很难进行直接比较。这个研究使用的是稳定的光电转换效率(PCE)。

  佐井田村指出,太阳能电池只要暴露在光照、湿度、温度等条件下,转换效率就会发生一定程度的衰减,因此大多数太阳能电池都通过“初始”效率来进行评价。如果电池是像晶体硅这样的材料,性能上还相对稳定;而如果涉及无定形硅即非晶硅,情况将完全不同,在经过暴晒后其导电性能会显著衰退,这种特性被称为SWE效应。

  许多因素都可能导致光诱导降解硅太阳能电池,一种应对措施是在衬底采用蜂窝结构。此前蜂窝状纹理大多用于单结太阳能电池,其仅由一个半导体材料制成,只吸收一个波长的光。而在新研究中,科学家发现这种结构同样可用于多结太阳能电池,这类电池可以吸收多个波长的光,比单结电池具有更优异的陷光性能。为进一步提高效率,他们还对蜂窝纹理进行了精细的控制,并加入了一种蛾眼结构的防反射膜。

  为了作出公正的比较,研究人员对暴露在阳光中一段时间的太阳能电池进行测试。结果表明,这种电池的初始效率可达14.5%,稳定效率也有13.6%。

  尽管刷新了一项新的纪录,研究人员认为该电池还有很大的改进空间,在提高太阳能电池顶部层的性能,并解决光谱失配问题之后,其稳定效率将有望突破14%。

关键词: 硅薄膜太阳能电池转化率世界纪录被刷新

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