福州大学开发出双面kesterite太阳能电池 可用于外太空和室内光伏设备

Kesterite（硫铜锡锌矿）是下一代薄膜太阳能电池中最有前途的光吸收材料之一。然而，到目前为止，它只在研究层面找到了有限的应用，其效率一直徘徊在10%左右。

Kesterites是由丰富的元素组成的，最常见的是铜、锡、锌和硒。与铜铟镓硒（CIGS）化合物不同，所有这些材料都有完善的供应链，可以吸收太阳能行业的一些额外需求，而不会有大问题。

考虑到这一点，中国福州大学的一组研究人员已经开发出一种灵活的双面kesterite（CZTSSe）光伏设备，他们说这种设备适用于室内和外太空的光伏应用。

这种kesterite太阳能电池具有对称的配置，两边的结构和形态都相同。正面和背面的电池堆都沉积在钼（Mo）箔上。每个电池的有效面积为0.21平方厘米，其电极由二硒化钼（MoSe2）、CZTSSe层、硫化镉（CdS）缓冲层、氧化锌（ZnO）层、氧化铟锡（ITO）透明导电涂层和银（Ag）构成。

为了降低制造成本，该研究小组决定通过循环旋涂方法在箔的两面沉积相同的层。研究人员解释说：“旋涂和退火过程通过在正面和背面交替进行重复九次，以获得双面预制的CZTSSe薄膜。CdS层是通过化学浴沉积（CBD）方法沉积的。制造过程还包括硒化处理和真空方法进行溅射和蒸发。”

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充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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双面太阳能电池在正面达到了9.3%的效率，开路电压为436mV，短路电流为33.76mA/cm2，填充因子为63.2%。至于背面，该电池的功率转换效率达到9.0%，开路电压为434mV，短路电流为33.7mA/cm2，填充系数为61.7%。在强度为1.5-18.5mW/cm2的弱LED光照下，这些器件也显示出6-8.8%效率的良好性能。

未封装的电池被放在一个老化箱中，在标准的"一个太阳"的强度下连续照耀数天，每天测试一次。经过14天的测试，该装置显示出与最初的性能相比，退化了不到5%。

据其创造者称，这种双面光伏装置可以被弯曲和拉伸而不影响其电力转换效率。两个电池能够在不同的光照下独立工作，通过并联电路共同输出电流。科学家们总结说："双面装置可以直接利用全方位的灯光，并通过基片旋转产生周期性的可变电流。对双面柔性CZTSSe太阳能电池的研究为室内装饰品集成光伏提供了一个新的前景。"

该装置在发表于《自然通讯》的论文《用于室内光伏应用的新型对称双面柔性CZTSSe薄膜太阳能电池》中有所描述。