薄膜硅太陽能轉(zhuǎn)化效率達(dá)13.6%破紀(jì)錄 仍有改進(jìn)空間

一個(gè)由日本多家研究機(jī)構(gòu)人員組成的研究小組日前宣稱，他們開發(fā)出的一種三結(jié)薄膜硅太陽能電池獲得了13.6%的穩(wěn)定轉(zhuǎn)化效率，成功打破了此前報(bào)道的13.44%的世界紀(jì)錄。研究人員稱，如果進(jìn)行一些合理化改進(jìn)，其效率可達(dá)14%以上。相關(guān)論文發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》雜志上。

該研究小組由日本最大的幾個(gè)研究中心抽調(diào)的人員組成，其中包括先進(jìn)工業(yè)科學(xué)和技術(shù)研究所(aist)、光伏發(fā)電技術(shù)研究協(xié)會(huì)(pvtec)、夏普、松下和三菱。

aist研究員佐井田村說，新研究獲得了兩個(gè)重要成果。一是開發(fā)出具有先進(jìn)光捕獲能力的薄膜硅太陽能電池;二是在只有4微米厚的微晶吸收層上實(shí)現(xiàn)了每平方厘米34.1毫安的光電流密度。

太陽能電池的效率有多種不同類型，通常不同類型效率之間很難進(jìn)行直接比較。這個(gè)研究使用的是穩(wěn)定的光電轉(zhuǎn)換效率(pce)。

佐井田村指出，太陽能電池只要暴露在光照、濕度、溫度等條件下，轉(zhuǎn)換效率就會(huì)發(fā)生一定程度的衰減，因此大多數(shù)太陽能電池都通過“初始”效率來進(jìn)行評(píng)價(jià)。如果電池是像晶體硅這樣的材料，性能上還相對(duì)穩(wěn)定;而如果涉及無定形硅即非晶硅，情況將完全不同，在經(jīng)過暴曬后其導(dǎo)電性能會(huì)顯著衰退，這種特性被稱為swe效應(yīng)。

許多因素都可能導(dǎo)致光誘導(dǎo)降解硅太陽能電池，一種應(yīng)對(duì)措施是在襯底采用蜂窩結(jié)構(gòu)。此前蜂窩狀紋理大多用于單結(jié)太陽能電池，其僅由一個(gè)半導(dǎo)體材料制成，只吸收一個(gè)波長(zhǎng)的光。而在新研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)同樣可用于多結(jié)太陽能電池，這類電池可以吸收多個(gè)波長(zhǎng)的光，比單結(jié)電池具有更優(yōu)異的陷光性能。為進(jìn)一步提高效率，他們還對(duì)蜂窩紋理進(jìn)行了精細(xì)的控制，并加入了一種蛾眼結(jié)構(gòu)的防反射膜。

為了作出公正的比較，研究人員對(duì)暴露在陽光中一段時(shí)間的太陽能電池進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，這種電池的初始效率可達(dá)14.5%，穩(wěn)定效率也有13.6%。

盡管刷新了一項(xiàng)新的紀(jì)錄，研究人員認(rèn)為該電池還有很大的改進(jìn)空間，在提高太陽能電池頂部層的性能，并解決光譜失配問題之后，其穩(wěn)定效率將有望突破14%。