雙層太陽能電池組記錄有效發(fā)電

來自加州大學(xué)洛杉磯分校Samueli工程學(xué)院的材料科學(xué)家開發(fā)出一種高效的薄膜太陽能電池，由于其雙層設(shè)計，它可以產(chǎn)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(zhuǎn)換了22.4%來自太陽的能量，這是鈣鈦礦-CIGS串聯(lián)太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率的記錄。該表現(xiàn)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(shè)定，為10.9%。)UCLA設(shè)備的效率與目前主導(dǎo)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(xué)”雜志，由楊洋，加州大學(xué)洛杉磯分校的卡羅爾和勞倫斯·E·坦納斯，材料科學(xué)教授領(lǐng)導(dǎo)。

“通過我們的串聯(lián)太陽能電池設(shè)計，我們在相同的設(shè)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(chǎn)生的能量。”

Yang補充說，噴涂在鈣鈦礦層上的技術(shù)可以很容易且廉價地結(jié)合到現(xiàn)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(chǎn)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(xué)洛杉磯分校研究人員設(shè)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(shù)使現(xiàn)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(shè)備層的設(shè)計最終可能接近30%的電源轉(zhuǎn)換效率。這將是研究小組的下一個目標。