EnergyTrend:提高轉換效率的太陽能電池新技術

發佈日期: 2012 年 12 月 18 日 17:49 | 作者: | 分類: 分析評論

全球太陽能光伏行業產業整合步伐加快,由於投資過熱、產品價格持續下跌,產業規模小、技術實力不足的企業被逐漸淘汰,廠商提高核心競爭力的手段,除了壓縮成本外,太陽能電池轉換效率成了廠商不斷攀比的另一高地。不管是何種太陽能電池的研發與創新,提高太陽能電池轉換效率、降低太陽能光伏電池生產成本是所有電池生產企業及研發機構關注的核心問題。

金屬和塑料「三明治」提升有機太陽能電池效率

由普林斯頓大學機電工程系納米結構實驗室主任周鬱教授領導的研究團隊,通過使用納米結構的金屬和塑料“三明治”來收集和誘捕光線,將有機太陽能電池效率提升了175%。這項技術也應能提高傳統的無機太陽能集熱器,如標準的矽太陽能電池板的效率。此項新技術使研究團隊最終創造出一個僅反射4%光線,即光吸收率高達96%的太陽能電池。在陽光直射情況下,其光電轉換效率要比常規太陽能電池高出52%;在陰天或電池不直接面向太陽,光線以更大角度入射到太陽能板時,該結構可獲得更高的效率通過捕捉斜射光線,新結構可額外提升81%的效率,從而使最終的效率增長達到了175%。

銀納米島提升黑矽太陽能電池轉換效率

美國國家可再生能源實驗室(NREL)的科學家利用納米技術,製成了轉換效率可達18.2%的黑矽太陽能電池。通常情況下,製造太陽能電池需要塗覆額外的抗反射塗層以降低能源流失,但這將顯著提高成本。針對這一問題,NREL量身定做了一種納米結構的表面,可確保太陽能電池能夠有效地收集生成的電力。研究人員在矽晶片上製成了銀納米島,並將其短暫地浸入液體之中,使每平方英寸的矽晶片表面上形成數十億納米尺寸的小孔。這些小孔比擊中它們的光波還要小,因此太陽光無法識別出表面密度的突然變化,因而能夠減少不必要的陽光反射,也能節約相應的成本。同時,科學家還能通過控制納米結構的載流子復合和表面的化學組成等,實現創紀錄的黑矽太陽能電池轉化效率。

氧化鋁充當溶液太陽能電池惰性支架

由英國牛津大學科學家帶領的研究團隊,以違反直覺的方式,用低光敏性的氧化鋁(Al2O3)替代光激發能力良好的二氧化鈦(TiO2)作為電極,將溶液可處理的太陽能電池的轉化效率提升至10.9%,創造了新的紀錄。他們認為這是因為氧化鋁能夠充當惰性支架,迫使電子停留其中,並通過超薄的吸收體層進行傳送。這項工作使低成本的溶液處理太陽能電池離晶體半導體的完美性能又近了一步,也為今後的研發開闢了廣泛的可能性。

膠體量子點薄膜光電轉換率達7%

來自加拿大多倫多大學和沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的研究人員借助在膠體量子點(CQD)薄膜領域發展中獲得的突破,製成了迄今為止效率最高的膠體量子點太陽能電池。研究人員利用廉價材料製成了太陽能電池,據證實,其轉換率達到了7.0%,創世界紀錄。多倫多大學指出,這項進步為進一步的研究和電池效率的提高開闢了多條道路,這有利於開發可靠的、低成本的新一代太陽能。多倫多大學工程系教授泰德•薩金特(TedSargent)是此次研究的主導者。他表示:“我們的世界迫切需要創新的、具有成本效益的方法將豐富的太陽能轉化為可用的電能。

聚合物薄膜替代載體提高效率

Empa瑞士聯邦材料科學與技術實驗室已經研發成功轉換效率18.7%的CIGS柔性太陽能電池。此前,該研究小組已經研發出17.5%效率的CIGS太陽能電池,而通過完善銅銦鎵硒層的結構特性和專用的低溫沉積來生成塗層,從而達到18.7%的效率。這證明在金屬箔上复蓋屏障塗層上祛除雜質沒有必要,而切聚合物薄膜作載體比金屬箔更容易實現更高的效率。實驗室證明柔性CIGS太陽能電池的轉換效率已經接近在多晶矽或玻璃上沉積的CIGS電池,縮小了柔性基板與傳統基板之間的差距。

塑料也能製造太陽能電池

美國加州大學洛杉磯分校的科學家們研製出了廉價的、光電轉化效率為10.6%的塑料太陽能電池。塑料太陽能電池具有很多優點:柔軟、輕量且價格便宜,但其性能還無法與傳統的由矽等無機材料製造的太陽能電池相匹敵。加州大學洛杉磯分校的材料學教授楊陽領導的科研團隊希望製造出一種能同薄膜太陽能電池相媲美的塑料太陽能電池。最終,他們使用日本住友化學工業公司研發的一種新的光伏塑料製造出了轉化效率為10.6%的塑料太陽能電池。

聚光光伏電池轉換效率提升至43.5%

近日夏普公司宣布,他們所研發的太陽能電池的轉換效率已達到43.5%,在此之前,太陽能電池轉換效率的最高紀錄為36.9%,同樣是由夏普所創。由公司發布的聲明來看,他們的太陽能電池基於透鏡,可將陽光直接集中以更好產生電能。聚光光伏電池轉換效率創紀錄達到43.5%,尺寸為1厘米。為了取得更高的轉換效率,夏普採用其專有技術,堆疊了三個吸光層,通過它們有效地轉換陽光為電力。另外,夏普還優化了電極之間的間距,在聚光電池表面,最大限度地降低了電池的電阻。

低成本發電是太陽能電池發展趨勢,這是光伏技術的發展方向。光電轉化效率是衡量光伏電池單位面積將光能轉化為電能的重要技術指標,據計算,太陽能光伏電池轉換效率每提高一個百分點,將使太陽能電池組件的發電成本降低7%左右。高效電池就是光伏的突圍之匙,有技術實力,而且能將技術變成生產力的企業,將最終勝出,迎來光伏的下一個春天。

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