硅薄膜太陽能電池轉化率世界紀錄被刷新
- 發佈時間：2015-06-08 01:30:42 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京6月7日電 （記者王小龍）一個由日本多家研究機構人員組成的研究小組日前宣稱，他們開發出的一種三結薄膜硅太陽能電池獲得了13.6%的穩定轉化效率，成功打破了此前報道的13.44%的世界紀錄。研究人員稱，如果進行一些合理化改進，其效率可達14%以上。相關論文發表在《應用物理快報》雜誌上。
該研究小組由日本最大的幾個研究中心抽調的人員組成，其中包括先進工業科學和技術研究所（AIST）、光伏發電技術研究協會（PVTEC）、夏普、松下和三菱。
AIST研究員佐井田村説，新研究獲得了兩個重要成果。一是開發出具有先進光捕獲能力的薄膜硅太陽能電池；二是在只有4微米厚的微晶吸收層上實現了每平方釐米34.1毫安培的光電流密度。
太陽能電池的效率有多種不同類型，通常不同類型效率之間很難進行直接比較。這個研究使用的是穩定的光電轉換效率（PCE）。
佐井田村指出，太陽能電池只要暴露在光照、濕度、溫度等條件下，轉換效率就會發生一定程度的衰減，因此大多數太陽能電池都通過“初始”效率來進行評價。如果電池是像晶體硅這樣的材料，性能上還相對穩定；而如果涉及無定形硅即非晶硅，情況將完全不同，在經過暴曬後其導電性能會顯著衰退，這種特性被稱為SWE效應。
許多因素都可能導致光誘導降解硅太陽能電池，一種應對措施是在襯底採用蜂窩結構。此前蜂窩狀紋理大多用於單結太陽能電池，其僅由一個半導體材料製成，只吸收一個波長的光。而在新研究中，科學家發現這種結構同樣可用於多結太陽能電池，這類電池可以吸收多個波長的光，比單結電池具有更優異的陷光性能。為進一步提高效率，他們還對蜂窩紋理進行了精細的控制，並加入了一種蛾眼結構的防反射膜。
為了作出公正的比較，研究人員對暴露在陽光中一段時間的太陽能電池進行測試。結果表明，這種電池的初始效率可達14.5%，穩定效率也有13.6%。
儘管刷新了一項新的紀錄，研究人員認為該電池還有很大的改進空間，在提高太陽能電池頂部層的性能，並解決光譜失配問題之後，其穩定效率將有望突破14%。
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