美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校等機(jī)構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種新型薄膜太陽能電池,其雙層設(shè)計大大提高了光電轉(zhuǎn)換效率,性能創(chuàng)造了同類太陽能電池新紀(jì)錄。這一成果發(fā)表在新一期美國《科學(xué)》雜志上。

這種雙層串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池,上層噴涂了1微米厚的鈣鈦礦,有助于高效捕捉太陽能,底層是厚約2微米的銅銦鎵硒薄膜(CIGS)電池。薄膜電池表面經(jīng)過納米級的加工,再加上聚合有機(jī)物空穴傳輸層。這種設(shè)計可以讓電池產(chǎn)生更高的電壓,從而增加輸出功率。整個組件安裝在厚約2毫米的玻璃基板上。

新型電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)22.4%,比2015年美國國際商用機(jī)器公司(IBM)研發(fā)的同類太陽能電池10.9%的光電轉(zhuǎn)換效率提高了一倍多。這一新紀(jì)錄已得到美國能源部下屬國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室確認(rèn)。

研究負(fù)責(zé)人、加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校教授楊陽說,雙層串聯(lián)的設(shè)計,使電池可以通過上下兩個層面捕捉太陽光譜不同波段光的能量,與傳統(tǒng)的CIGS太陽能電池的單層設(shè)計相比,能吸收轉(zhuǎn)換更多的太陽能。

楊陽表示,這項技術(shù)使CIGS太陽能電池的性能提高了近20%,也意味著能源成本降低了20%。研究團(tuán)隊的下一個目標(biāo)是將電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高至30%。

鈣鈦礦材料是指一類陶瓷氧化物,因類似結(jié)構(gòu)最早在天然鈣鈦礦中被發(fā)現(xiàn)而得名。鈣鈦礦太陽能電池被認(rèn)為是光伏產(chǎn)業(yè)的未來熱點(diǎn),其噴涂技術(shù)成本低廉,易于操作,容易應(yīng)用到現(xiàn)有的太陽能電池制造工藝中。鈣鈦礦的應(yīng)用可大大提高發(fā)電效率,與汽車發(fā)動機(jī)上安裝渦輪增壓器的效果類似。