双层太阳能电池高效发电记录的刷新

据新华社报道，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等机构的研究人员开发出一种新型薄膜太阳能电池，其双层设计大大提高了光电转换效率，性能创造了同类太阳能电池新纪录。这一成果发表在新一期美国《科学》杂志上。

加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院的材料科学家开发出一种高效的薄膜太阳能电池，由于其双层设计，它可以产生比普通太阳能电池板更多的能量。

该装置是通过在太阳能电池上喷涂一层薄薄的钙钛矿-一种廉价的铅和碘化合物制成的，这种化合物已被证明能够非常有效地捕获来自太阳光的能量。形成器件底层的太阳能电池由铜，铟，镓和硒化物或CIGS的化合物制成。

该团队的新电池转换了来自太阳的22.4％的能量，这是钙钛矿-CIGS串联太阳能电池的功率转换效率的记录。这一性能在美国能源部国家可再生能源实验室的独立测试中得到证实。（之前的记录是由IBM的ThomasJ.Watson研究中心的一个小组于2015年设定，为10.9％。）加州大学洛杉矶分校的设备的效率与目前主导光伏市场的多晶硅太阳能电池的效率相似。

这项研究发表在今天的“Science”杂志上，由加州大学洛杉矶分校材料科学的Carol和LawrenceE.Tannas初级教授YangYang领导。

“通过我们串联太阳能电池的设计，我们在同一设备区域从太阳光谱的两个不同部分吸收能量，”Yang说，“与单独的CIGS层相比，这增加了从太阳光中产生的能量。”

Yang补充说，在现有的太阳能电池上喷涂钙钛矿层的技术可以很容易且廉价地结合到现有的太阳能电池制造工艺中。

电池的CIGS基层厚约2微米（或千分之二毫米），吸收太阳光并以18.7％的效率产生能量，但添加1微米厚的钙钛矿层可提高其效率-就像在汽车发动机上添加涡轮增压器可以改善其性能一样。这两层由加州大学洛杉矶分校研究人员设计的纳米级界面连接在一起；该接口有助于为器件提供更高的电压，从而增加可输出的功率。整个组件安装在厚度约为2毫米的玻璃基板上。

“我们的技术使现有的CIGS太阳能电池性能比原来的性能提高了近20％，”Yang说。“这意味着能源成本降低了20％。”

他补充说，使用双层设计的设备最终可以实现30％的功率转换效率。这将是研究小组的下一个目标。

该研究的主要作者是Yang实验室的访问研究员QifengHan，以及最近在加州大学洛杉矶分校获得博士学位的Yao-TsungHsieh和LeiMeng。该研究的其他作者是Yang的研究小组的成员和SolarFrontierCorp.的日本厚木研究中心的研究人员。

这项研究得到了美国国家科学基金会和空军科学研究办公室的支持。Yang和他的研究小组多年来一直致力于串联太阳能电池，他们的成就包括开发可用于窗户的透明串联太阳能电池。