乌普萨拉大学创造CIGS太阳能电池新世界纪录
乌普萨拉大学是CIGS 太阳能电池发电的新世界纪录保持者。新的世界纪录是效率 23.64%。该测量由独立机构进行，结果发表在《自然能源》杂志上。
该记录是 First Solar 欧洲技术中心(前身为 Evolar)公司与乌普萨拉大学太阳能电池研究人员合作的成果。
“我们自己对这款太阳能电池和最近生产的其他太阳能电池进行的测量均在独立测量的误差范围内。该测量还将用于我们自己的测量方法的内部校准，”负责这项研究的乌普萨拉大学太阳能电池技术教授 Marika Edoff 说道。
之前的世界纪录是 23.35%(Solar Frontier，日本)，其次是 22.9%(ZSW，德国)。乌普萨拉大学此前曾保持过这一记录，第一次是在 20 世纪 90 年代的 Euro-CIS 研究合作中。
“我们一度还保持着串联原型机的记录。尽管我们保持细胞记录已经有很长一段时间了，但我们常常落后于最好的结果，当然还有许多相关方面需要考虑，例如扩大到大规模过程的潜力，其中我们一直走在最前沿，”Edoff 说道。
太阳能电池在全球范围内迅速增长，根据国际能源署 (IEA) 的数据，到 2022 年，太阳能发电将占全球电力的 6% 以上。最好的晶体硅太阳能模块是太阳能电池中使用最广泛的材料，目前可将超过 22% 的阳光转化为电能，而现代太阳能电池成本低廉且长期稳定。
太阳能电池研究的目标之一是以合理的生产成本实现 30% 以上的效率。人们通常关注串联太阳能电池，因为它效率更高，但到目前为止，它们的成本太高，无法大规模使用。
23.64%的世界纪录是由德国独立研究所Fraunhofer ISE测得的。这篇学术论文对太阳能电池进行了彻底的材料和电气分析，并与其他研究机构的同类太阳能电池的先前记录进行了比较。
太阳能电池最重要的特性是吸收光的能力和将能量传输到电力负载的能力。为了实现这一目标，材料必须能够吸收最佳部分的阳光，同时避免通过将其转化为太阳能电池内的热量而浪费这些能量。
CIGS 太阳能电池由普通窗玻璃制成的玻璃片组成，玻璃片上涂有多个不同的层，每个层都有特定的任务。吸收阳光的材料由铜、铟、镓和硒化物(因此缩写为 CIGS)组成，还添加了银和钠。该层放置在实际的太阳能电池中，位于金属钼后触点和透明前触点之间。为了使太阳能电池尽可能有效地分离电子，CIGS 层经过氟化铷处理。钠和铷这两种碱金属之间的平衡以及 CIGS 层的成分对于转换效率(即在太阳能电池中转换为电能的完整太阳光谱的份额)至关重要。
当测量机构进行测试时，他们使用在强度和光谱方面模仿太阳的过滤光来测量太阳能电池的效率。在测量过程中，太阳能电池保持在受控温度，独立机构定期相互发送校准太阳能电池。要注册为世界纪录，需要进行独立测量，在本例中，该测量由弗劳恩霍夫 ISE 测量机构进行。
“我们的研究表明，CIGS 薄膜技术作为独立太阳能电池是一种具有竞争力的替代方案。该技术还具有可在其他环境中发挥作用的特性，例如串联太阳能电池的底部电池，”Edoff 说。
几种先进的测量方法已用于进一步了解效率与太阳能电池结构之间的相关性：在隆德的 MAX IV 设施中，太阳能电池的材料已通过纳米 XRF(X 射线荧光光谱)进行了表征，其中进行了仔细的成分分析。高分辨率透射电子显微镜 (TEM) 已用于研究太阳能电池的横截面，包括深度函数的组成、晶粒的构建方式以及各层之间的界面。利用光致发光，研究了太阳能电池在激光激发后发出的光谱，作为了解太阳能电池内部电子处理情况的一种手段。发出明亮光的太阳能电池比发出微弱光的太阳能电池的内部热损失比例要低。最后，采用电测量方法分析 CIGS 材料的掺杂情况。
“我们现在保持着世界纪录，这对于乌普萨拉大学和第一太阳能欧洲技术中心来说都意义重大。对于以高可靠性着称的 CIGS 技术来说，世界纪录也意味着它可以为串联太阳能电池等新应用提供可行的替代方案。这对于我们世界各地的研究同事来说非常重要。我们希望对材料和电性能的分析将为进一步提高性能提供基础。”Edoff 总结道。
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！