雙層太陽能電池組記錄有效發(fā)電

來自加州大學洛杉磯分校Samueli工程學院的材料科學家開發(fā)出一種高效的薄膜太陽能電池，由于其雙層設計，它可以產生比典型太陽能電池板更多的陽光能量。

該裝置是通過噴涂一層薄薄的鈣鈦礦 - 一種廉價的鉛和碘化合物制成的，這種化合物已被證明在從太陽光中捕獲能量方面非常有效 - 到市售的太陽能電池上。形成器件底層的太陽能電池由銅，銦，鎵和硒化物或CIGS的化合物制成。

該團隊的新電池轉換了22.4%來自太陽的能量，這是鈣鈦礦-CIGS串聯太陽能電池的功率轉換效率的記錄。該表現在美國能源部國家可再生能源實驗室的獨立測試中得到證實。(之前的記錄，由IBM的Thomas J. Watson研究中心的一個小組于2015年設定，為10.9%。)UCLA設備的效率與目前主導光伏市場的多晶硅太陽能電池的效率相似。

這項研究發(fā)表于今天的“ 科學”雜志，由楊洋，加州大學洛杉磯分校的卡羅爾和勞倫斯·E·坦納斯，材料科學教授領導。

“通過我們的串聯太陽能電池設計，我們在相同的設備區(qū)域從太陽光譜的兩個不同部分吸收能量，”楊說。“與單獨的CIGS層相比，這增加了太陽光產生的能量。”

Yang補充說，噴涂在鈣鈦礦層上的技術可以很容易且廉價地結合到現有的太陽能電池制造工藝中。

電池的CIGS基層厚約2微米(或千分之二毫米)，吸收太陽光并以18.7%的效率產生能量，但添加1微米厚的鈣鈦礦層可提高其效率 - 比如如何在汽車發(fā)動機上添加渦輪增壓器可以改善其性能。這兩層由加州大學洛杉磯分校研究人員設計的納米尺度界面連接在一起; 該接口有助于為器件提供更高的電壓，從而增加其可輸出的功率。

并且整個組件位于厚度約為2毫米的玻璃基板上。

“我們的技術使現有的CIGS太陽能電池性能比原來的性能提高了近20%，”楊說。“這意味著能源成本降低了20%。”

他補充說，采用雙設備層的設計最終可能接近30%的電源轉換效率。這將是研究小組的下一個目標。