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超30%?!串聯光伏組件提高太陽能電池效率

據德國卡爾斯魯厄理工學院的德國研究人員稱,目前商用太陽能電池組件的效率只能提高到一個有限值。來自卡爾斯魯厄的Capitano研究小組將鈣鈦礦與CIGS混合,提高了光伏發電效率。

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Capitano正在開發組合CIGS-鈣鈦礦太陽能電池以提高太陽能電池效率

當他們開始研究2019年7月開始的新Capitano項目時,由Michael Powalla教授和Ulrich Paetzold領導的團隊說:“在串聯太陽能組件中使用兩個光活性層可以提供更多的光伏發電潛力。該技術很可能成就光伏發電的未來。”該項目合作伙伴是巴登-符騰堡州太陽能與氫能研究中心(ZSW)的研究員,KIT以及Schw?bischHall的NICE Solar Energy公司。他們將基于鈣鈦礦半導體的薄膜太陽能電池組件與銅,銦,鎵和硒(CIGS)制成的半導體相結合。這種組合可實現高效串聯太陽能電池,光伏效率潛力超過30%,且同時具有薄膜技術的所有優勢。

更高的效率

串聯太陽能組件由兩種不同類型的太陽能組件組成,這兩種太陽能組件彼此疊置,這比相應的單個太陽能電池更好地利用了太陽光譜。實驗結果表明,多個太陽能組件確實具有更高的效率,理論上可以顯著超過30%。例如,對于簡單的硅太陽能電池,由于物理材料特性,理論轉換極限僅為29.3%。

現在有幾種串聯組件可供選擇,在CIGS鈣鈦礦開發中,鈣鈦礦太陽能電池將光轉換為太陽光譜可見部分的電能。CIGS太陽能電池吸收近紅外光譜中的光,這些光穿透鈣鈦礦太陽能電池。這兩種太陽能電池都采用可在平方米基板上生產的薄膜技術。KIT團隊表示,這可以顯著降低成本,同時實現高效率。

Powalla教授也是ZSW執行委員會成員和光伏行業負責人,他對該聯盟的主要成員說:“我希望在這個專業知識的進一步發展方面取得很大進展,包括從基礎知識到項目的大規模生產,因為這是一項有前途的技術。“KIT初級研究組組長Paetzold補充說:“我們正在開發下一代高效薄膜串聯太陽能組件,其效率超過30%。該研究有前景的應用領域是高效太陽能用于建筑一體化光伏解決方案的模塊。“

關于該項目的其他信息

Capitano項目計劃運行三年,目前由德國聯邦經濟事務和能源部支持,總額約為520萬歐元,其中210萬歐元將用于KIT。該項目的既定目標是開發具有穩定更高效率的電池,可以相互連接以形成高效的串聯太陽能電池組件。工業合作伙伴NICE將評估工業規模的生產并評估成本。

ZSW開發了具有適應吸收光譜(帶隙)和優化表面的CIGS模塊,并研究了具有高效率和透明度半透明鈣鈦礦太陽能電池和組件。

鈣鈦礦涂層應采用工業相關工藝,如槽縫鑄造,進行測試。這里重要的子項目是優化的中間層和適合的透明接觸層,其結果將在串聯太陽能電池和組件中實現。制造過程的環境兼容性目前還在評估中。

KIT的任務是開發新材料和工藝以及用于生產具有適應的吸收光譜(帶隙),高效率和高透明度的半透明鈣鈦礦太陽能電池和太陽能電池組件的原型。

特別地,該項目涉及可擴展的生產方法,例如狹縫鑄造或在真空中從氣相沉積具有應用前景。鑒于串聯太陽能電池的復雜結構,科學家們正在開發一種照明管理概念,以提高發光效率。

NICE Solar Energy為其他合作伙伴提供CIGS小型太陽能組件,其CIGS創新系列用于生產串聯太陽能組件。然后根據其工業可擴展性對制造的串聯太陽能模塊進行評級。與單結CIGS太陽能模塊的成本比較也是評估的一部分。假設年產能為300兆瓦,這將是滿足工業上的生產規模。

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