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超30%?!串联光伏组件提高太阳能电池效率

据德国卡尔斯鲁厄理工学院的德国研究人员称,目前商用太阳能电池组件的效率只能提高到一个有限值。来自卡尔斯鲁厄的Capitano研究小组将钙钛矿与CIGS混合,提高了光伏发电效率。

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Capitano正在开发组合CIGS-钙钛矿太阳能电池以提高太阳能电池效率

当他们开始研究2019年7月开始的新Capitano项目时,由Michael Powalla教授和Ulrich Paetzold领导的团队说:“在串联太阳能组件中使用两个光活性层可以提供更多的光伏发电潜力。该技术很可能成就光伏发电的未来。”该项目合作伙伴是巴登-符腾堡州太阳能与氢能研究中心(ZSW)的研究员,KIT以及Schw?bischHall的NICE Solar Energy公司。他们将基于钙钛矿半导体的薄膜太阳能电池组件与铜,铟,镓和硒(CIGS)制成的半导体相结合。这种组合可实现高效串联太阳能电池,光伏效率潜力超过30%,且同时具有薄膜技术的所有优势。

更高的效率

串联太阳能组件由两种不同类型的太阳能组件组成,这两种太阳能组件彼此叠置,这比相应的单个太阳能电池更好地利用了太阳光谱。实验结果表明,多个太阳能组件确实具有更高的效率,理论上可以显著超过30%。例如,对于简单的硅太阳能电池,由于物理材料特性,理论转换极限仅为29.3%。

现在有几种串联组件可供选择,在CIGS钙钛矿开发中,钙钛矿太阳能电池将光转换为太阳光谱可见部分的电能。CIGS太阳能电池吸收近红外光谱中的光,这些光穿透钙钛矿太阳能电池。这两种太阳能电池都采用可在平方米基板上生产的薄膜技术。KIT团队表示,这可以显著降低成本,同时实现高效率。

Powalla教授也是ZSW执行委员会成员和光伏行业负责人,他对该联盟的主要成员说:“我希望在这个专业知识的进一步发展方面取得很大进展,包括从基础知识到项目的大规模生产,因为这是一项有前途的技术。“KIT初级研究组组长Paetzold补充说:“我们正在开发下一代高效薄膜串联太阳能组件,其效率超过30%。该研究有前景的应用领域是高效太阳能用于建筑一体化光伏解决方案的模块。“

关于该项目的其他信息

Capitano项目计划运行三年,目前由德国联邦经济事务和能源部支持,总额约为520万欧元,其中210万欧元将用于KIT。该项目的既定目标是开发具有稳定更高效率的电池,可以相互连接以形成高效的串联太阳能电池组件。工业合作伙伴NICE将评估工业规模的生产并评估成本。

ZSW开发了具有适应吸收光谱(带隙)和优化表面的CIGS模块,并研究了具有高效率和透明度半透明钙钛矿太阳能电池和组件。

钙钛矿涂层应采用工业相关工艺,如槽缝铸造,进行测试。这里重要的子项目是优化的中间层和适合的透明接触层,其结果将在串联太阳能电池和组件中实现。制造过程的环境兼容性目前还在评估中。

KIT的任务是开发新材料和工艺以及用于生产具有适应的吸收光谱(带隙),高效率和高透明度的半透明钙钛矿太阳能电池和太阳能电池组件的原型。

特别地,该项目涉及可扩展的生产方法,例如狭缝铸造或在真空中从气相沉积具有应用前景。鉴于串联太阳能电池的复杂结构,科学家们正在开发一种照明管理概念,以提高发光效率。

NICE Solar Energy为其他合作伙伴提供CIGS小型太阳能组件,其CIGS创新系列用于生产串联太阳能组件。然后根据其工业可扩展性对制造的串联太阳能模块进行评级。与单结CIGS太阳能模块的成本比较也是评估的一部分。假设年产能为300兆瓦,这将是满足工业上的生产规模。

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