串聯(lián)電池中，多層材料相互堆疊：鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽能電池的效率超過30%里程碑

太陽能光伏電池(簡稱光伏電池)用于把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。地面光伏系統(tǒng)大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低，但價(jià)格更便宜。

按照應(yīng)用需求，太陽能電池經(jīng)過一定的組合，達(dá)到一定的額定輸出功率和輸出的電壓的一組光伏電池，叫光伏組件。根據(jù)光伏電站大小和規(guī)模，由光伏組件可組成各種大小不同的陣列。光伏組件，采用高效率單晶硅或多晶硅光伏電池、高透光率鋼化玻璃、Tedlar、抗腐蝕鋁合多邊框等材料，使用先進(jìn)的真空層壓工藝及脈沖焊接工藝制造。即使在最嚴(yán)酷的環(huán)境中也能保證長的使用壽命。

組件的安裝架設(shè)十分方便。組件的背面安裝有一個(gè)防水接線盒，通過它可以十分方便地與外電路連接。對每一塊太陽電池組件，都保證20年以上的使用壽命。

一組來自加拿大的工程師們已經(jīng)開發(fā)出了一種新的太陽能電池，其電壓和效率在同類產(chǎn)品中都是最高的。據(jù)悉，這種新型全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池使用了兩層鈣鈦礦，利用不同波長的光，加上特殊的表面處理，以減少浪費(fèi)的能量。

在光伏領(lǐng)域，鈣鈦礦是一種特別有前途的材料，它正在向硅的王位發(fā)起沖擊。它不僅能從陽光中吸收能量，而且更薄、更輕、更靈活，制造起來更容易、更便宜。

就效率而言，鈣鈦礦在過去十多年的時(shí)間里大幅上升，從2009年的不到4%上升到2021年的超過25%，現(xiàn)在已經(jīng)可以與硅相媲美。在所謂的串聯(lián)電池中，它的工作效果甚至更好。在串聯(lián)電池中，多層材料相互堆疊，以收集來自太陽的不同波長的光。例如，鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽能電池的效率最近超過了30%的里程碑。

在上述最新的研究中，一個(gè)來自多倫多大學(xué)的工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造并測試了一種全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池。說到這兒，可能就有人要問了，一個(gè)太陽能電池怎么可能是全過氧化物而仍然是串聯(lián)的呢?

研究人員解釋稱，這是因?yàn)樵摬牧系暮穸群突瘜W(xué)成分可以被調(diào)整，使其能夠利用太陽光譜的不同部分，因此兩種不同的材料可以結(jié)合在一個(gè)設(shè)備中。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《自然》雜志上。

“在我們的電池結(jié)構(gòu)中，頂部的鈣鈦礦層有一個(gè)更寬的帶隙，可以很好地吸收光譜中的紫外線部分，以及一些可見光，”該研究的共同作者Chongwen Li說，“底層有一個(gè)狹窄的帶隙，它更多地被調(diào)整到光譜的紅外部分。在這兩者之間，我們覆蓋的光譜比硅覆蓋的光譜更多。”

使用這種設(shè)計(jì)，該團(tuán)隊(duì)報(bào)告說，一個(gè)尺寸為1平方厘米(0.15英寸)的太陽能電池的最大效率為27.4%，這將是這種類型的電池的新紀(jì)錄，并且對于任何類型的太陽能電池來說都令人印象深刻。

此外，這一新型全鈣鈦礦串聯(lián)電池確實(shí)在另一方面取得了新的紀(jì)錄——電壓表現(xiàn)。該團(tuán)隊(duì)測量的開路電壓為2.19伏，是所有此類電池中最高的。

“世界太陽能之父”、新南威爾士大學(xué)教授馬丁·格林11月19日通過視頻宣布，隆基綠能26.81%的電池效率是目前全球硅基太陽能電池效率的最高紀(jì)錄(不分技術(shù)路線)。

隆基綠能創(chuàng)始人、總裁李振國表示：“提升轉(zhuǎn)換效率、降低度電成本是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的永恒主題。太陽能電池效率是光伏科技創(chuàng)新的燈塔，每一次0.01的突破都充滿挑戰(zhàn)。尤其是晶硅電池在目前的光伏市場中占比近95%，所以晶硅太陽能電池的極限效率決定了、也展示了光伏技術(shù)的發(fā)展?jié)摿凸夥a(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，在整個(gè)光伏領(lǐng)域具有重要的意義?！?

中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)黨組書記張玉卓表示，此次打破世界紀(jì)錄在我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上具有里程碑意義，這不僅充分彰顯了我國光伏企業(yè)硅太陽能電池制造的科技實(shí)力，也有力提振了我國在更多科技領(lǐng)域走向世界前列的信心和決心。

記者了解到，光伏制造業(yè)和光伏設(shè)備行業(yè)的高彈性與高估值很大程度上來源于其降本增效過程中眾多顛覆性技術(shù)創(chuàng)新帶來的價(jià)值重塑。HJT(異質(zhì)結(jié))是未來具有想象力的技術(shù)路線，而發(fā)電成本則依賴于太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。隆基綠能此次公布的硅異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到26.81%，將為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供重要科技支撐。

近期連續(xù)三次刷新世界紀(jì)錄

據(jù)了解，此次突破世界紀(jì)錄的隆基綠能高效晶硅異質(zhì)結(jié)電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)從2021年6月至今，不斷打破并刷新原先的硅異質(zhì)結(jié)電池世界紀(jì)錄，從25.26%提升到26.81%，實(shí)現(xiàn)了一年四個(gè)月的時(shí)間里絕對值增加1.55%。尤其是在一個(gè)多月時(shí)間內(nèi)，隆基綠能就分別以26.74%、26.78%、26.81%“連中三元”，刷新硅太陽能電池效率新紀(jì)錄，再次印證了隆基綠能持續(xù)聚焦科技研發(fā)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的決心。業(yè)內(nèi)人士表示，這種成熟的技術(shù)和全硅片大面積的世界紀(jì)錄在整個(gè)光伏技術(shù)開發(fā)歷史上也是非常罕見的。

隆基綠能此次突破硅太陽能電池效率世界紀(jì)錄也受到了來自國際能源署、全球能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)、世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)、全球各國行業(yè)協(xié)會(huì)及行業(yè)組織等的關(guān)注。