Capitano正在開(kāi)發(fā)組合CIGS-鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以提高太陽(yáng)能電池效率
當(dāng)他們開(kāi)始研究2019年7月開(kāi)始的新Capitano項(xiàng)目時(shí)，由Michael Powalla教授和Ulrich Paetzold領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)說(shuō)：“在串聯(lián)太陽(yáng)能組件中使用兩個(gè)光活性層可以提供更多的光伏發(fā)電潛力。該技術(shù)很可能成就光伏發(fā)電的未來(lái)。”該項(xiàng)目合作伙伴是巴登-符騰堡州太陽(yáng)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(dǎo)體的薄膜太陽(yáng)能電池組件與銅，銦，鎵和硒(CIGS)制成的半導(dǎo)體相結(jié)合。這種組合可實(shí)現(xiàn)高效串聯(lián)太陽(yáng)能電池，光伏效率潛力超過(guò)30%，且同時(shí)具有薄膜技術(shù)的所有優(yōu)勢(shì)。
更高的效率
串聯(lián)太陽(yáng)能組件由兩種不同類(lèi)型的太陽(yáng)能組件組成，這兩種太陽(yáng)能組件彼此疊置，這比相應(yīng)的單個(gè)太陽(yáng)能電池更好地利用了太陽(yáng)光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多個(gè)太陽(yáng)能組件確實(shí)具有更高的效率，理論上可以顯著超過(guò)30%。例如，對(duì)于簡(jiǎn)單的硅太陽(yáng)能電池，由于物理材料特性，理論轉(zhuǎn)換極限僅為29.3%。
現(xiàn)在有幾種串聯(lián)組件可供選擇，在CIGS鈣鈦礦開(kāi)發(fā)中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池將光轉(zhuǎn)換為太陽(yáng)光譜可見(jiàn)部分的電能。CIGS太陽(yáng)能電池吸收近紅外光譜中的光，這些光穿透鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。這兩種太陽(yáng)能電池都采用可在平方米基板上生產(chǎn)的薄膜技術(shù)。KIT團(tuán)隊(duì)表示，這可以顯著降低成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率。
Powalla教授也是ZSW執(zhí)行委員會(huì)成員和光伏行業(yè)負(fù)責(zé)人，他對(duì)該聯(lián)盟的主要成員說(shuō)：“我希望在這個(gè)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的進(jìn)一步發(fā)展方面取得很大進(jìn)展，包括從基礎(chǔ)知識(shí)到項(xiàng)目的大規(guī)模生產(chǎn)，因?yàn)檫@是一項(xiàng)有前途的技術(shù)。“KIT初級(jí)研究組組長(zhǎng)Paetzold補(bǔ)充說(shuō)：“我們正在開(kāi)發(fā)下一代高效薄膜串聯(lián)太陽(yáng)能組件，其效率超過(guò)30%。該研究有前景的應(yīng)用領(lǐng)域是高效太陽(yáng)能用于建筑一體化光伏解決方案的模塊。“
關(guān)于該項(xiàng)目的其他信息
Capitano項(xiàng)目計(jì)劃運(yùn)行三年，目前由德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部支持，總額約為520萬(wàn)歐元，其中210萬(wàn)歐元將用于KIT。該項(xiàng)目的既定目標(biāo)是開(kāi)發(fā)具有穩(wěn)定更高效率的電池，可以相互連接以形成高效的串聯(lián)太陽(yáng)能電池組件。工業(yè)合作伙伴NICE將評(píng)估工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)并評(píng)估成本。
ZSW開(kāi)發(fā)了具有適應(yīng)吸收光譜(帶隙)和優(yōu)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(yáng)能電池和組件。
鈣鈦礦涂層應(yīng)采用工業(yè)相關(guān)工藝，如槽縫鑄造，進(jìn)行測(cè)試。這里重要的子項(xiàng)目是優(yōu)化的中間層和適合的透明接觸層，其結(jié)果將在串聯(lián)太陽(yáng)能電池和組件中實(shí)現(xiàn)。制造過(guò)程的環(huán)境兼容性目前還在評(píng)估中。
KIT的任務(wù)是開(kāi)發(fā)新材料和工藝以及用于生產(chǎn)具有適應(yīng)的吸收光譜(帶隙)，高效率和高透明度的半透明鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池組件的原型。
特別地，該項(xiàng)目涉及可擴(kuò)展的生產(chǎn)方法，例如狹縫鑄造或在真空中從氣相沉積具有應(yīng)用前景。鑒于串聯(lián)太陽(yáng)能電池的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)一種照明管理概念，以提高發(fā)光效率。
NICE Solar Energy為其他合作伙伴提供CIGS小型太陽(yáng)能組件，其CIGS創(chuàng)新系列用于生產(chǎn)串聯(lián)太陽(yáng)能組件。然后根據(jù)其工業(yè)可擴(kuò)展性對(duì)制造的串聯(lián)太陽(yáng)能模塊進(jìn)行評(píng)級(jí)。與單結(jié)CIGS太陽(yáng)能模塊的成本比較也是評(píng)估的一部分。假設(shè)年產(chǎn)能為300兆瓦，這將是滿(mǎn)足工業(yè)上的生產(chǎn)規(guī)模。
