中國儲能網(wǎng)訊：光電轉(zhuǎn)換率過低是困擾太陽能應(yīng)用技術(shù)推廣主要原因之一。目前全球投入規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用的光伏電池也不能很好完成20%光電轉(zhuǎn)換率，比如說中國現(xiàn)在主流技術(shù)還是集中19%-20%之間，在最新的發(fā)展意見當(dāng)中，則提出20%光電轉(zhuǎn)換研發(fā)目標(biāo)。
太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率指的是太陽能電池的最大輸出功率與照射到電池上的人射光的功率之比。與它的結(jié)構(gòu)、結(jié)特性、材料性質(zhì)、電池的工作溫度、放射性粒子輻射損壞和環(huán)境變化有關(guān)。目前硅太陽能電池的理想轉(zhuǎn)換效率的上限值為33%左右;商品單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率一般為12%-15%，高效單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率為18%-20%。
為了大規(guī)模生產(chǎn)人們用得起的太陽能電池，全世界科學(xué)家一直致力于開發(fā)低成本太陽能電池，同時還要高效率、高產(chǎn)量、易于制造。CIGS在太陽能電池中極具成本效益優(yōu)勢。最近，瑞士材料科技聯(lián)邦實驗室薄膜與光伏實驗室的阿約提亞·蒂瓦里研究小組，成功地改進(jìn)了CICS層的性質(zhì)，使其能在更低溫度下生長，終于使光電轉(zhuǎn)換率提高到20.4%。
這一效率值由德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)（ISE）研究所鑒定，甚至超過了玻璃基底的CICS太陽能電池（20.3%），已經(jīng)相當(dāng)于多晶硅太陽能電池的最高效率。蒂瓦里說：“我們正在彌補(bǔ)薄膜太陽能電池和硅晶太陽能電池之間的效率鴻溝。”
研究人員指出，最早的世界紀(jì)錄是他們在1999年實現(xiàn)的12.8%，2005年為14.1%，2010年為17.6%，到2011年達(dá)到18.7%。迄今為止，他們已將柔性CIGS太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化率提高了近一倍。“柔性CICS太陽能電池的這一系列紀(jì)錄，可以和最好的多晶硅太陽能電池性能相比。”瑞士材料科技聯(lián)邦實驗室主管吉安-盧卡·波納說。
美國科學(xué)家制造出了迄今最薄的有效可見光吸光器，這種納米結(jié)構(gòu)的厚度僅為普通紙的千分之一，最新設(shè)備有望降低太陽能電池的成本并提高其光電轉(zhuǎn)化效率。研究發(fā)表在最新一期的《納米快報》雜志上。
參與該研究的斯坦福大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授斯泰西·本特說：“太陽能電池越薄，需要的材料越少，成本也就越低。我們目前面臨的挑戰(zhàn)是，在減少太陽能電池厚度的同時不損失其吸收太陽光并將之轉(zhuǎn)化為清潔能源的能力。最新設(shè)備做到了這一點非常纖薄的一層材料就幾乎可將特定波長的入射光全部吸收。”
理想的太陽能電池應(yīng)該能將可見光光譜上的所有光收納其中從波長400納米的紫色光波到波長700納米的紅色光波以及不可見的紅外線和紫外線。在最新研究中，科學(xué)家們制造出了一些纖薄的圓片，其上布滿了5200億個約14納米高、17納米寬的圓形的金納米點。
隨后，赫格和同事讓這些經(jīng)過調(diào)諧的金納米點吸收波長為600納米的橘紅色光。赫格解釋道：“金屬粒子有一個共振頻率，可對其調(diào)諧讓其吸收特定波長的光，我們對新系統(tǒng)的光學(xué)屬性進(jìn)行了調(diào)諧以便讓其吸光率達(dá)到最大。”
最終得到的結(jié)果創(chuàng)造了新紀(jì)錄。赫格說：“這種有涂層的圓盤對橘紅色光的吸收率高達(dá)99%；金納米點本身對光的吸收率也高達(dá)93%。每個點的體積約等于1.6納米厚的一層金的體積，這就使它成為迄今最纖薄的可見光吸收設(shè)備，其厚度僅為目前商用薄膜太陽能電池吸光器的千分之一。”
