提高光转换效率？串联薄膜太阳能电池来帮你

材料牛注：长久以来，太阳能电池的光电转换效率一直是科研人员关注的焦点，也是这种电池的重要性能之一。近期，科学家们发明了一种串联薄膜太阳能电池装置，其转换效率破历史新高，令人啧啧称奇。

科学家们设想的串联太阳能电池：由位于上层的半透明钙钛矿太阳能电池板和位于下层的铜铟镓硒化合物电池组成

薄膜技术将给下一代太阳能电池的成本带来历史新低。鉴于制造成本较低，我们就需要把眼光放在更大程度提高太阳能转化效率上，即在串联太阳能电池中加入补充吸收材料。

在热那亚PSCO国际会议上，来自卡尔斯鲁厄理工学校、氢能研究中心以及比利时微电子研究中心的科学家们展示了一种钙钛矿/铜铟镓硒化合物串联薄膜太阳能电池，其转化效率达17.8％，超过了单一钙钛矿或铜铟镓硒化合物太阳能电池的转化效率。

卡尔斯鲁厄理工学校的博士Ulrich W. Paetzold强调说：“我们原来想的是制备一种可伸缩的钙钛矿/铜铟镓硒化合物太阳能电池，使其转化效率远高于单一材料的太阳能电池。”他在卡尔斯鲁厄理工学校显微与光技术学院建立的调查组研究并优化了这些串联太阳能电池的光捕捉和能量转化效率。

卡尔斯鲁厄理工学校薄膜与光技术学院系主任兼氢能研究中心光技术部门主管，Michael Powalla教授指出：“这一新颖的堆叠电池结构将两种创新性高的薄膜技术进行有机结合，从而大大提高了电池对太阳能谱的利用效率。”覆在太阳能电池上的透明材料层吸收了太阳能光谱的高能部分，位于其下的铜铟镓硒化合物层则对红外部分进行转化。设计原型对太阳能的转化效率总计17.8％。相比较而言，钙钛矿太阳能电池转化效率的最高纪录是15.3％，而铜铟镓硒化合物太阳能电池的为15.7％。

除此之外，这种电池也将可伸缩电池的思路由构想变为现实。位于上层的钙钛矿材料及位于其下的铜铟镓硒化合物均具有3.67平方厘米的孔径面积和单片互联结构，分别使用4和7个单元条。二者的面积损耗均小于8％，其交互链接部分可承受激光加工，这一特性，使得堆叠电池模块的工业加工面积增长到几个平方厘米。而在这之前，有关于这一技术的所有报道都局限于一个很小面积的太阳能板上。最新的这一科学成果，促使这一技术向着大面积和可伸缩的方向发展，势必也将带来能量转换率上的大幅增加。

微电子研究中心薄膜光伏太阳能电池研究组组长Tom Aernouts评论道：“这一科研成果的取得在很大程度上要感谢三个世界领先的机构彼此之间的默契合作，优势互补。”

比利时微电子研究中心在半透明钙钛矿太阳能电池的制备上起到主导作用，氢能研究中心是研究铜铟镓硒化合物太阳能电池的领先院所，并保持着铜铟镓硒化合物薄膜太阳能电池22.6％的转换效率纪录，这一纪录保持装置正是新电池的基本组成部分。由Ulrich W. Paetzold博士领导的卡尔斯鲁厄理工学校亥姆霍兹研究所主攻这些组件在光学方面的研究，他们研制了能够大幅提高光捕捉的新型纳米光学材料。

原文链接：Record for Perovskite/CIGS Tandem Solar Module。

本文由编辑部杨洪期提供素材，张文扬编译，点我加入材料人编辑部。