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(xué)的科學(xué)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(dǎo)致光電流密度損失10%。此外，科學(xué)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(xué)陰影，從而進一步降低光學(xué)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(shù)，該技術(shù)并未影響設(shè)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(shè)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(shè)備進行了比較，代爾夫特團隊特別關(guān)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。”吸收器前端的氧化鋁層也可以作為化學(xué)和電鈍化層。

研究人員在設(shè)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(dǎo)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(zhì)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%。”

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(fù)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(zhì)量的IBC結(jié)構(gòu)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(fù)制該設(shè)備所需的昂貴的構(gòu)圖步驟可能會阻礙其技術(shù)的商業(yè)化，但他們的設(shè)計可能特別適合于三端和四端串聯(lián)太陽能設(shè)備。

據(jù)微鋰電小組調(diào)查，柏林Helmholtz-Zentrum （HZB）的科學(xué)家們今年4月宣布，利用CIGS和鈣鈦礦技術(shù)相結(jié)合的串聯(lián)電池，他們已經(jīng)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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