荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出了一種交錯(cuò)背觸式(IBC)、銅-銦-硒化鎵(CIGS)太陽(yáng)能電池,其亞微米厚度為673納米。
代爾夫特的研究人員說(shuō),傳統(tǒng)的前/后接觸式(FBC)太陽(yáng)能電池由于其頂部層的寄生吸收而遭受光損耗,這可能會(huì)導(dǎo)致光電流密度損失10%。此外,科學(xué)家們指出,“在柔性CIGS太陽(yáng)能電池的案例中,金屬柵格會(huì)造成額外的光學(xué)陰影,從而進(jìn)一步降低光學(xué)性能。”
據(jù)微鋰電小組分析,由于薄膜電池基于柔性塑料基板,因此無(wú)法使用大約550攝氏度的常規(guī)CIGS沉積工藝。研究人員聲稱使用了一種新的低溫成膜技術(shù),該技術(shù)并未影響設(shè)備的性能,就像CIGS細(xì)胞在低于550度的溫度下生長(zhǎng)時(shí)通常會(huì)發(fā)生的那樣。
代爾夫特團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的IBC電池與荷蘭Solliance太陽(yáng)能研究所提供的效率為11.9%的FBC設(shè)備進(jìn)行了比較,代爾夫特團(tuán)隊(duì)特別關(guān)注吸收器的性能。
代爾夫特電池的特點(diǎn)是采用了基于氧化鋁(Al2O3)和氟化鎂(MgF2)的雙層抗反射涂層。代爾夫特集團(tuán)表示:“氧化鋁和氟化鎂的最佳厚度分別是80和85納米。”吸收器前端的氧化鋁層也可以作為化學(xué)和電鈍化層。
研究人員在設(shè)備背面放置了一個(gè)反射器,以提高光子二次吸收的概率。
在IBC電池上使用摻鎵氧化鋅(GZO)作為n摻透明導(dǎo)電氧化物。該化合物被認(rèn)為摻雜濃度高,吸收系數(shù)低,熱穩(wěn)定性高,自由載流子吸收低。
通過(guò)對(duì)兩種太陽(yáng)能電池進(jìn)行不同幾何參數(shù)和吸收材料特性的模擬,代爾夫特器件的效率為17%。研究人員表示:“從缺陷密度的角度來(lái)看,我們的模擬吸收體的質(zhì)量低于先進(jìn)的CIGS吸收體材料,因此我們研究了缺陷密度對(duì)電池性能的影響。通過(guò)觀察,效率可以提高到19.7%。”
研究人員說(shuō),氧化鋁層中固定負(fù)電荷的存在確保了電鈍化和小寬度值的低復(fù)合。代爾夫特集團(tuán)表示:“我們展示了具有最佳帶隙分級(jí)和高吸收體質(zhì)量的IBC結(jié)構(gòu)如何幫助我們實(shí)現(xiàn)亞微米CIGS層的高效率。”
代爾夫特團(tuán)隊(duì)表示,雖然接受復(fù)制該設(shè)備所需的昂貴的構(gòu)圖步驟可能會(huì)阻礙其技術(shù)的商業(yè)化,但他們的設(shè)計(jì)可能特別適合于三端和四端串聯(lián)太陽(yáng)能設(shè)備。
據(jù)微鋰電小組調(diào)查,柏林Helmholtz-Zentrum (HZB)的科學(xué)家們今年4月宣布,利用CIGS和鈣鈦礦技術(shù)相結(jié)合的串聯(lián)電池,他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了24.16%的效率。這一里程碑使串聯(lián)裝置的效率超過(guò)了去年1月由Solar Frontier創(chuàng)造的單個(gè)1厘米細(xì)胞的23.35%的記錄。
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