美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校等機(jī)構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種新型薄膜太陽能電池，其雙層設(shè)計(jì)大大提高了光電轉(zhuǎn)換效率，性能創(chuàng)造了同類太陽能電池新紀(jì)錄。這一成果發(fā)表在新一期美國《科學(xué)》雜志上。
這種雙層串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池，上層噴涂了１微米厚的鈣鈦礦，有助于高效捕捉太陽能，底層是厚約２微米的銅銦鎵硒薄膜（ＣＩＧＳ）電池。薄膜電池表面經(jīng)過納米級的加工，再加上聚合有機(jī)物空穴傳輸層。這種設(shè)計(jì)可以讓電池產(chǎn)生更高的電壓，從而增加輸出功率。整個組件安裝在厚約２毫米的玻璃基板上。
新型電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)２２．４％，比２０１５年美國國際商用機(jī)器公司（ＩＢＭ）研發(fā)的同類太陽能電池１０．９％的光電轉(zhuǎn)換效率提高了一倍多。這一新紀(jì)錄已得到美國能源部下屬國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室確認(rèn)。
研究負(fù)責(zé)人、加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校教授楊陽說，雙層串聯(lián)的設(shè)計(jì)，使電池可以通過上下兩個層面捕捉太陽光譜不同波段光的能量，與傳統(tǒng)的ＣＩＧＳ太陽能電池的單層設(shè)計(jì)相比，能吸收轉(zhuǎn)換更多的太陽能。
楊陽表示，這項(xiàng)技術(shù)使ＣＩＧＳ太陽能電池的性能提高了近２０％，也意味著能源成本降低了２０％。研究團(tuán)隊(duì)的下一個目標(biāo)是將電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高至３０％。
鈣鈦礦材料是指一類陶瓷氧化物，因類似結(jié)構(gòu)最早在天然鈣鈦礦中被發(fā)現(xiàn)而得名。鈣鈦礦太陽能電池被認(rèn)為是光伏產(chǎn)業(yè)的未來熱點(diǎn)，其噴涂技術(shù)成本低廉，易于操作，容易應(yīng)用到現(xiàn)有的太陽能電池制造工藝中。鈣鈦礦的應(yīng)用可大大提高發(fā)電效率，與汽車發(fā)動機(jī)上安裝渦輪增壓器的效果類似。
