32.5%！过氧化物/硅串联太阳能电池技术进步打破了转化效率纪录

32.5%！过氧化物/硅串联太阳能电池技术进步打破了转化效率纪录但最好的结果似乎是当这两种材料搁置其竞争关系并合作时。过氧化物/硅串联太阳能电池比任何一种材料单独使用都更有效，因为它们能够收集太阳光谱的不同部分--过氧化物能更好地吸收蓝光，而硅则更注重红色和红外波长。新的HZB装置是由一个由几层薄的过氧化物组成的顶部电池和一个用硅做的底部电池组成的。有了一系列的层，不同颜色的光就可以过滤到较低的层次，并将电损耗降到最低。该团队还在活性区域和电极之间设计了一个新界面，这有助于提高电池的整体效率。新型过氧化物/硅串联太阳能电池的分解图最终的结果是一个拥有32.5%转化效率的过氧化物/硅串联太阳能电池。根据美国国家可再生能源实验室（NREL）保存并定期更新的图表，这个已经被独立验证的新记录是目前所有新兴光伏技术中最高的。与几个月前的记录保持者31.25%相比，这是一个相当大的进步，而一年前它甚至不到30%。该团队声称这一最新进展将该技术推向了一个重要的新领域。HZB科学主任BerndRech教授说："在32.5%转化率下，HZB串联的太阳能电池效率现在已经达到了以前只有昂贵的III/V半导体才能达到的范围。NREL的图表清楚地显示了EPFL和HZB的最后两个增长是多么的壮观"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335723.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335723.htm

研究人员利用透辉石-硅串联电池突破30%太阳能转化效率

研究人员利用透辉石-硅串联电池突破30%太阳能转化效率研究人员在两项不同的研究中开发出了制造功率转换效率超过30%的过氧化物硅串联太阳能电池的方法，突破了硅基光伏技术的传统极限。其中一项研究通过使用膦酸添加剂优化硅基上的包晶石沉积来提高效率，另一项研究则使用离子液体来改善电荷提取，结果效率分别达到31.2%和32.5%。提高太阳能电池效率的一种方法是优化阳光光谱，以便将其转化为能量。这可以通过将两种或两种以上相互连接的光活性材料堆叠成一个单一装置来实现，从而提高太阳能的收集效率。将过氧化物太阳能电池和硅太阳能电池组合成串联装置，可为实现高性能光伏发电提供一条前景广阔的途径。研究人员通过两项不同的研究，介绍了开发PCE超过30%的透辉石-硅串联太阳能电池的不同策略。StefaanDeWolf和ErkanAydin在一篇相关的《视角》中写道："突破这一阈值为高性能、低成本的光伏产品进入市场提供了信心。"在一项研究中，XinYuChin及其同事表明，在以微米金字塔为特征的硅底电池（行业标准配置）上均匀沉积包晶顶部电池可促进串联太阳能电池产生高光电流。Chin等人的研究表明，在电池的加工过程中使用膦酸添加剂不仅能改善包晶石的结晶过程，还有助于减少重组损耗。在概念验证中，作者制造了一个活性面积为1.17平方厘米的装置，其认证PCE为31.2%。SilviaMariotti及其同事采用了另一种方法，他们的研究表明，使用离子液体（碘化哌嗪）可以通过产生正偶极子改善带排列，并增强三卤化物包晶和电子传输层界面的电荷提取。通过这种改良，Mariotti等人开发出了一种包晶石-硅串联太阳能电池，其开路电压高达2.0伏，经认证的PCE高达32.5%。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380351.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380351.htm

新型铜铟镓硒太阳能电池能效创纪录 转换效率高达23.64%

新型铜铟镓硒太阳能电池能效创纪录转换效率高达23.64%最新CIGS太阳能电池结构的电子显微镜分析。图片来源：《自然·能源》网站国际能源署数据显示，太阳能电池的部署量在全球范围内迅速增长，2022年太阳能发电量占全球电力超过6%。晶硅是太阳能电池中使用最广泛的材料，目前由晶硅制成太阳能电池最多可将逾22%的阳光转化为电力，这种太阳能电池成本低廉且性能比较稳定。研究人员希望以合理的生产成本获得30%以上的光电转换效率，由此开始关注CIGS等更高效的串联太阳能电池。但串联太阳能电池成本太高，迄今无法大规模生产和部署。薄膜太阳能电池中活性层的横截面，总厚度不超过3微米。利用隆德MAXIV设施测量的纳米XRF，可以高精度地测量太阳能电池中基体元素和微量元素（本例中为铷）的浓度。资料来源：MarikaEdoff最新研制出的CIGS太阳能电池包含一块玻璃板，玻璃板上覆盖了几个不同的层，每个层都具有特定功能。吸收阳光的材料由铜、铟、镓和硒化物组成，并添加了银和钠。材料被置于太阳能电池内，位于金属钼和透明的玻璃板之间。为使太阳能电池在分离电子方面尽可能高效，研究团队用氟化铷处理了CIGS层。研究人员表示，钠和铷这两种碱金属之间的平衡，以及CIGS层的组成是提高转换效率的关键。CIGS太阳能电池能效此前的世界纪录是23.35%，由日本SolarFrontier公司创造，再之前是德国巴登符腾堡太阳能和氢能源研究中心创下的纪录22.9%。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421703.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421703.htm

23.64%转化率 - 科学家刷新了CIGS太阳能电池的世界纪录

23.64%转化率-科学家刷新了CIGS太阳能电池的世界纪录乌普萨拉大学在利用铜铟镓硒太阳能电池产生电能方面创造了新的世界纪录，效率高达23.64%。这一成就已由一家独立机构进行了验证，研究结果已发表在备受推崇的《自然-能源》杂志上。这一纪录是FirstSolar公司欧洲技术中心（前身为Evolar）与乌普萨拉大学太阳能电池研究人员合作的成果。"我们对这种太阳能电池和最近生产的其他太阳能电池的测量结果都在独立测量的误差范围之内。"这项研究的负责人、乌普萨拉大学太阳能电池技术教授玛丽卡-埃多夫（MarikaEdoff）说："这项测量还将用于我们自己测量方法的内部校准。"乌普萨拉大学材料科学与工程系教授兼太阳能电池技术部主任MarikaEdoff。资料来源：MikaelWallerstedt此前的世界纪录是23.35%（日本SolarFrontier公司），更早一些是22.9%（德国ZSW公司）。乌普萨拉大学曾保持过这一纪录，第一次是在20世纪90年代的Euro-CIS研究合作项目中。"我们还一度保持着串联原型的记录。"Edoff说："尽管我们保持电池记录已经有很长一段时间了，但我们往往只是落后于最佳结果，当然，还有许多相关方面需要考虑，例如扩展到大规模工艺的潜力，在这方面我们一直走在前列。"太阳能电池技术在全球范围内迅速发展，根据国际能源机构（IEA）的数据，到2022年，太阳能发电占全球电力的比例将略高于6%。晶体硅是太阳能电池最广泛使用的材料，目前最好的晶体硅太阳能电池组件可将22%以上的太阳光转化为电能，而且现代太阳能电池成本低、长期稳定。太阳能电池研究的一个目标是以合理的生产成本实现30%以上的效率。人们通常关注效率更高的串联太阳能电池，但迄今为止，这种电池的成本太高，无法大规模使用。23.64%的世界纪录是由德国弗劳恩霍夫ISE独立研究所测得的。这篇学术论文对太阳能电池进行了全面的材料和电气分析，并将其与其他研究机构之前的同类太阳能电池记录进行了比较。图片显示的是薄膜太阳能电池活性层的横截面，总厚度不超过3微米。利用隆德MAXIV设施测量的纳米XRF，可以高精度地测量太阳能电池中基体元素和微量元素（本例中为铷）的浓度。资料来源：MarikaEdoff太阳能电池最重要的特性是能够吸收光线并将能量传输到电力负载。要做到这一点，材料必须能够吸收最佳部分的阳光，同时避免在太阳能电池内将能量转化为热量而造成浪费。CIGS太阳能电池由一块普通窗玻璃制成的玻璃片组成，玻璃片上镀有几层不同的涂层，每一层都有特定的功能。吸收阳光的材料由铜、铟、镓和硒（因此缩写为CIGS）组成，并添加了银和钠。这层材料被放置在太阳能电池中，位于金属钼背触点和透明前触点之间。为了使太阳能电池尽可能高效地分离电子，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铜铟镓硒层的成分是影响转换效率的关键，即太阳能电池将整个太阳光谱转换为电能的比例。测量机构在进行测试时，会使用在强度和光谱上都与太阳相似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下，独立机构定期相互发送校准太阳能电池。要登记为世界纪录，必须进行独立测量，在这种情况下，测量由弗劳恩霍夫ISE测量机构进行。"我们的研究表明，CIGS薄膜技术是一种具有竞争力的独立太阳能电池替代技术。该技术还具有可用于其他场合的特性，例如串联太阳能电池的底部电池，"Edoff说。为了进一步了解效率与太阳能电池结构之间的相关性，我们采用了几种先进的测量方法：在隆德的MAXIV设备上通过纳米XRF（X射线荧光光谱）对太阳能电池的材料进行了表征，并在此基础上进行了细致的成分分析。高分辨率的透射电子显微镜（TEM）用于研究太阳能电池的横截面，包括成分与深度的函数关系、晶粒如何形成以及各层之间的界面。通过光致发光，研究了太阳能电池在激光激发后发出的光的光谱，以此了解太阳能电池对内部电子的处理情况。与发光微弱的太阳能电池相比，发光明亮的太阳能电池内部热量损失较少。最后，还利用电学测量方法分析了铜铟镓硒材料的掺杂情况。"我们现在保持着世界纪录，这对乌普萨拉大学和FirstSolar欧洲技术中心来说都意义重大。对于以高可靠性著称的铜铟镓硒技术来说，创下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。这对我们在世界各地的研究同事来说非常重要。我们希望对材料和电气性能的分析将为进一步提高性能奠定基础，"Edoff总结道。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425973.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425973.htm

科学家揭示效率破纪录的串联太阳能电池背后的秘密

科学家揭示效率破纪录的串联太阳能电池背后的秘密透辉石/硅串联太阳能电池的照片。晶片中间的活性区域被银电极包围。图片来源：JohannesBeckedahl/LeaZimmerman/HZB"柏林亥姆霍兹中心在硅异质结技术和包晶体太阳能电池方面都积累了丰富的专业知识，而且合作非常密切，因此我们才有可能取得这一成果，"柏林亥姆霍兹中心包晶体串联太阳能电池研究小组负责人SteveAlbrecht教授说。例如，HySPRINT创新实验室的包光体专家和光伏能力中心（PVcomB）的硅专家已经为串联太阳能电池创造了多项效率世界纪录。现在，《科学》杂志首次详细介绍了这种串联太阳能电池，2022年12月，它还创造了新的效率世界纪录，将32.5%的入射日光转化为电能，成为当时的头条新闻。这一世界纪录一直保持到2023年4月中旬被沙特阿拉伯KAUST研究中心光伏实验室的一个小组打破。该研究领域竞争异常激烈，全世界有许多小组都在从事这一领域的研究。现在，HZB团队再次率先提交了一份扎实、科学严谨的同行评审技术出版物，其中包含精确的测量数据集以及有关串联电池结构的详细信息。图中所示为串联太阳能电池的结构示意图，底部电池由硅制成，顶部电池由包晶石制成。顶部电池利用光谱中的"蓝光"成分，而底部电池则转换红光和近红外线。不同的薄层优化了光的利用，并将损耗降至最低。图片来源：EikeKöhnen/HZB阿尔布雷希特和他的团队主要依靠博士后研究员西尔维亚-马里奥蒂（SilviaMariotti）博士和艾克-科宁（EikeKöhnen）博士开发的一种经过大幅改良的过氧化物晶化合物和一种新型碘化哌嗪分子进行复杂的表面改性。这在很大程度上抑制了电荷重组，并显著降低了相关损耗。利用特殊的测量技术，研究人员能够详细分析串联电池界面和各层的基本过程，并在加深理解的基础上进一步优化这些过程。随后，研究人员将研发成果结合起来，应用于串联太阳能电池，并对顶部电极进行了进一步调整，以改善光学性能。来自不同机构的许多专家都参与了串联电池的生产和开发：例如，波茨坦大学的一个小组对单个和串联电池进行了先进的光电测量；西班牙圣塞巴斯蒂安的JoxeMariKorta中心合成了用于改性表面的新型分子；立陶宛考纳斯技术大学的一个小组帮助加工了薄膜质量极高的新型过氧化物化合物。只有将所有改性结合起来，才有可能实现光电压（开路电压）和光电流的最大值，从而提高效率。在过去几年中，世界各地的研究机构和光伏公司一直在不断提高太阳能电池的效率。最近两年的情况尤其令人兴奋：2021年底，德国联邦科学院的团队将硅和过氧化物串联太阳能电池的效率提高到了略低于30%（29.8%）的创纪录水平。这是通过在太阳能电池中引入特殊的周期性纳米结构实现的。2022年夏天，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）报告了一种效率为31.3%的经认证的串联电池。从2022年12月到2023年4月中旬，世界纪录又回到了HZB，达到了32.5%，直到沙特阿拉伯的KAUST光伏实验室在实验室中展示了33.2%的过氧化物硅串联电池。2023年5月，KAUST甚至成功地将这一记录提高到了33.7%。阿尔布雷希特说："我们对我们科学学科的这些巨大进步感到非常兴奋。它们给我们带来了希望，让我们相信这项技术能够在未来数年内为应对气候变化的可持续能源供应做出重要贡献，因为珍珠光泽石/硅串联太阳能电池的升级和工业化生产也是可行的"。HZB的科学主任BerndRech教授说："硅/透辉石串联太阳能电池的效率现在已经达到了以前只有昂贵的III/V半导体才能达到的范围"。制造这种串联太阳能电池的技术原则上已经存在，而且成本可能很低；现在的重点是进一步提高户外使用的稳定性。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378677.htm

硅钙钛矿太阳能电池即将彻底改变发电效率

硅钙钛矿太阳能电池即将彻底改变发电效率钙钛矿是一类与钙钛氧化物矿物具有相同晶体结构的化合物。这种高度灵活的材料可用于多种应用，包括超声波机器、存储芯片和发电太阳能电池。最近的研究表明，钙钛矿可能是推动太阳能电池行业发电效率达到新水平的“秘密武器”。目前的太阳能电池技术正在迅速接近其最高效率水平，但仍达不到太阳能作为应对全球变暖的重要缓解因素所需的水平。科学家表示，效率必须超过30%，且新太阳能电池板的安装率必须比目前的采用水平提高十倍。通过在硅基底上添加额外的钙钛矿层（两者都具有半导体特性），可以增强从阳光中捕获的能量。硅层捕获红光中的电子，而钙钛矿层捕获蓝光。能量吸收能力的提高将导致太阳能整体价格的降低，从而加快太阳能电池板的部署和采用。科学家们花费数年时间开发高效的硅钙钛矿太阳能电池技术，2023年似乎将标志着该领域的一个重要里程碑。最近的研究进展已成功将硅-钙钛矿串联电池的效率提高到30%以上。进展速度如此之快，以至于这项技术很快就会在商用产品中展示其增强的功能。沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学材料科学与工程教授StefaanDeWolf认为，2023年太阳能电池技术领域将带来重大进展。DeWolf的团队已经在硅钙钛矿太阳能电池中实现了33.7%的效率水平，但他们的工作细节仍需要在科学期刊上发表。另一个由德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心的SteveAlbrecht领导的研究小组最近发表了一项关于串联硅钙钛矿电池的研究，该电池可以实现高达32.5%的功率转换效率。由瑞士洛桑联邦理工学院的XinYuChin领导的第三个小组已经证明，串联电池的效率达到31.25%，具有“高效率和低制造成本的潜力”。DeWolf表示，超过30%的能源门槛将增强人们对“高性能、低成本光伏发电可以推向市场”的信心。到2022年，太阳能发电容量将达到1.2太瓦(TW)，到2050年必须增加到至少75太瓦，才能缓解全球变暖和温室气体排放带来的最灾难性的情况。商业领域正在积极致力于提高太阳能电池的效率。中国最大的制造商（隆基股份）在实验室中已经达到了33.5%的效率。下一步涉及将高效硅钙钛矿串联电池的尺寸从实验条件（1平方厘米）扩大到商业级特征（15平方厘米）。DeWolf对实现这一目标充满信心。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370097.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370097.htm