新型交錯背觸式太陽能電池研發(fā)，實現(xiàn)亞微米CIGS層的高效率

荷蘭代爾夫特理工大學的科學家開發(fā)出了一種交錯背觸式（IBC）、銅-銦-硒化鎵（CIGS）太陽能電池，其亞微米厚度為673納米。

代爾夫特的研究人員說，傳統(tǒng)的前/后接觸式（FBC）太陽能電池由于其頂部層的寄生吸收而遭受光損耗，這可能會導致光電流密度損失10%。此外，科學家們指出，“在柔性CIGS太陽能電池的案例中，金屬柵格會造成額外的光學陰影，從而進一步降低光學性能?！?/p>

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，該技術并未影響設備的性能，就像CIGS細胞在低于550度的溫度下生長時通常會發(fā)生的那樣。

代爾夫特團隊設計的IBC電池與荷蘭Solliance太陽能研究所提供的效率為11.9%的FBC設備進行了比較，代爾夫特團隊特別關注吸收器的性能。

代爾夫特電池的特點是采用了基于氧化鋁（Al2O3）和氟化鎂（MgF2）的雙層抗反射涂層。代爾夫特集團表示：“氧化鋁和氟化鎂的最佳厚度分別是80和85納米?！蔽掌髑岸说难趸X層也可以作為化學和電鈍化層。

研究人員在設備背面放置了一個反射器，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摻透明導電氧化物。該化合物被認為摻雜濃度高，吸收系數(shù)低，熱穩(wěn)定性高，自由載流子吸收低。

通過對兩種太陽能電池進行不同幾何參數(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看，我們的模擬吸收體的質量低于先進的CIGS吸收體材料，因此我們研究了缺陷密度對電池性能的影響。通過觀察，效率可以提高到19.7%?！?/p>

研究人員說，氧化鋁層中固定負電荷的存在確保了電鈍化和小寬度值的低復合。代爾夫特集團表示：“我們展示了具有最佳帶隙分級和高吸收體質量的IBC結構如何幫助我們實現(xiàn)亞微米CIGS層的高效率。”

代爾夫特團隊表示，雖然接受復制該設備所需的昂貴的構圖步驟可能會阻礙其技術的商業(yè)化，但他們的設計可能特別適合于三端和四端串聯(lián)太陽能設備。

據(jù)微鋰電小組調查，柏林Helmholtz-Zentrum （HZB）的科學家們今年4月宣布，利用CIGS和鈣鈦礦技術相結合的串聯(lián)電池，他們已經實現(xiàn)了24.16%的效率。這一里程碑使串聯(lián)裝置的效率超過了去年1月由Solar Frontier創(chuàng)造的單個1厘米細胞的23.35%的記錄。

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