美國加利福尼亞大學洛杉磯分校等機構的研究人員開發出一種新型薄膜太陽能電池,其雙層設計大大提高了光電轉換效率,性能創造了同類太陽能電池新紀錄。這一成果發表在新一期美國《科學》雜志上。

這種雙層串聯結構的太陽能電池,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。薄膜電池表面經過納米級的加工,再加上聚合有機物空穴傳輸層。這種設計可以讓電池產生更高的電壓,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。

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

研究負責人、加利福尼亞大學洛杉磯分校教授楊陽說,雙層串聯的設計,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,與傳統的CIGS太陽能電池的單層設計相比,能吸收轉換更多的太陽能。

楊陽表示,這項技術使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%。研究團隊的下一個目標是將電池的光電轉換效率提高至30%。

鈣鈦礦材料是指一類陶瓷氧化物,因類似結構最早在天然鈣鈦礦中被發現而得名。鈣鈦礦太陽能電池被認為是光伏產業的未來熱點,其噴涂技術成本低廉,易于操作,容易應用到現有的太陽能電池制造工藝中。鈣鈦礦的應用可大大提高發電效率,與汽車發動機上安裝渦輪增壓器的效果類似。