Fraunhofer ISE創(chuàng)造太陽(yáng)能電池效率新紀(jì)錄

德國(guó)Fraunhofer太陽(yáng)能研究所(ISE)與歐盟資助的CPVMatch項(xiàng)目合作，創(chuàng)造了太陽(yáng)能電池組件光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)41.4%的記錄。

該光伏組件的面積為122cm2，采用多結(jié)疊層太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)，堆疊多層的電池活性材料以吸收太陽(yáng)光譜中不同的波長(zhǎng)。Fraunhofer沒(méi)有具體說(shuō)明這個(gè)破紀(jì)錄的組件所采用的電池材料，但指出它們基于III-V族化合物半導(dǎo)體材料。

此組件依賴聚光光伏發(fā)電(CPV)技術(shù)——太陽(yáng)光透過(guò)一個(gè)菲涅耳透鏡匯聚到光伏電池上并直接轉(zhuǎn)化為電能。研究團(tuán)隊(duì)表示通過(guò)在組件中使用消色差透鏡進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)換效率，事實(shí)證明，這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非常高的效率水平，但由于其性能僅局限于具備高度太陽(yáng)直接輻射的區(qū)域，迄今為止幾乎還沒(méi)有商業(yè)應(yīng)用。

Fraunhofer ISE的研究所主任Andreas Bett表示：“我們非常高興這些研究結(jié)果為聚光器技術(shù)進(jìn)一步提高效率鋪平了道路。光伏發(fā)電正在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，我們看到這種特別高效的組件技術(shù)具備巨大的潛力，這大幅度減少單位面積能源轉(zhuǎn)換的資源使用，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。”

早在2014年，F(xiàn)raunhofer ISE就參與了法國(guó)Soitec的一個(gè)CPV技術(shù)合作項(xiàng)目，使用聚光器與III-V族多結(jié)太陽(yáng)電池的組合達(dá)到46%的電池效率。此后，F(xiàn)raunhofer ISE與CPVMatch項(xiàng)目合作進(jìn)一步發(fā)展了該項(xiàng)技術(shù)。

“在CPVMatch項(xiàng)目中，我們已經(jīng)捋順了聚光器組件的所有制作步驟，包括材料、電池制造和生產(chǎn)系統(tǒng)、以及電池組件制造。”Fraunhofer ISE的III-V族太陽(yáng)電池和組件的項(xiàng)目主管Gerald Siefer如此說(shuō)道。

盡管Fraunhofer ISE已經(jīng)取得了引人矚目的成就，而且研究人員也表示能“優(yōu)化四結(jié)太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)“，但值得注意的是，III-V族材料的大規(guī)模生產(chǎn)成本極其昂貴，至今只有衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)等利基應(yīng)用才使用III-V族材料。

此外，這項(xiàng)成就也促使聚光光伏發(fā)電(CPV)更好地與聚光太陽(yáng)能發(fā)電(CSP)競(jìng)爭(zhēng)，后者利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成的熱能將水加熱產(chǎn)生水蒸氣，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)發(fā)電，多在炎熱、干燥和少云的地區(qū)被采用。