科学家们电子探针瑞士联邦材料科学与技术实验室(Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology)已经开发出了柔性聚合物薄膜太阳能电池,将阳光转化为电能的效率达到了创纪录的20.4%。这些电池是基于CIGS半导体材料(铜铟镓(二硒化),因其提供具有成本效益的太阳能电力的潜力而闻名。这项技术目前正在等待大规模的工业应用。
为了让人们能够大规模地使用太阳能发电,世界各地的科学家和工程师们长期以来一直在努力开发一种低成本的太阳能电池,这种电池既高效又易于制造,而且产量高。现在,由阿约提亚·n·蒂瓦里领导的艾帕薄膜和光伏实验室的一个团队又取得了(又一次)飞跃。他们在柔性聚合物基片上的薄膜CIGS太阳能电池实现了创纪录的20.4%的能量转换效率,与2011年5月同一团队创下的18.7%的纪录相比,有了巨大的改进。Tiwari的团队已经研究和开发各种薄膜太阳能电池技术一段时间了。多年来,该实验室一次又一次地提高了柔性CIGS太阳能电池的光伏转换效率,从1999年的12.8%(该集团的首个世界纪录)到2005年的14.1%、2010年的17.6%和2011年的18.7%。
这一系列最新记录的实现,得益于创新的想法和实验室的优秀团队合作,尤其是博士生Adrian Chirila和Fabian Pianezzi。该研究小组成功地改变了在低温下生长的CIGS层的性质,该层吸收光,并对太阳能电池的光电流做出贡献。电池效率值由德国弗莱堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)独立认证。更重要的是,Empa的柔性太阳能电池的新记录效率现在甚至超过了玻璃基板上CIGS太阳能电池的20.3%的记录值,相当于基于多晶硅晶片的太阳能电池的最高效率。Tiwari说:“我们现在——最终——成功地缩小了基于多晶硅晶圆或玻璃上CIGS薄膜电池的太阳能电池的“效率差距”。
薄膜、轻质和灵活的高性能太阳能组件在许多应用领域都很有吸引力,如太阳能农场、屋顶和建筑立面、汽车和便携式电子产品,可以使用连续的卷对卷制造工艺生产,与标准硅技术相比,这进一步降低了成本。换句话说,它们有可能在不久的将来实现低成本的太阳能发电。“Empa公司开发的柔性CIGS太阳能电池的一系列创纪录的效率表明,薄膜太阳能电池可以媲美多晶硅电池的优异性能。现在是时候采取下一步措施了,扩大技术的规模,与工业合作伙伴在具有成本效益的卷对卷制造过程中覆盖更大的领域”,Empa的主管Gian-Luca Bona说。为此,Empa正在与从事柔性CIGS太阳能电池产业化的初创公司Flisom进行合作。