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光伏每周技術資訊匯總(第二十九期)

  美國海軍研究實驗室物理學家羅伯特。沃爾特斯博士稱,“這項研究已得出一種新的、切實可行而又晶格匹配的多結太陽能電池設計方案。該太陽能電池具備在集中光照下電能轉化效率超過標志性的50%的潛力。當前,集中光照下三結太陽能電池效率的世界紀錄是44%”,同時,人們還普遍認為,太陽能電池效率要獲得更大提高還需重大的技術突破!

  在多結(MJ)太陽能電池內(nèi)部,每個結被”調(diào)諧“到適應太陽光譜中不同波段以提高光電轉化效率。高帶隙的半導體材料用于吸收短波輻射,而長波輻射則被傳遞到其后的半導體中。理論上,如果太陽能電池的結平面無限大,其最大光電轉換效率可接近87%。目前的難點在于研發(fā)一種可以達到大范圍多帶隙且結晶質量高的半導體材料系統(tǒng)。

  通過探索新型半導體材料和應用能帶結構工程,使用應變平衡量子阱結構,海軍研究實驗室研究小組已設計出一種多結太陽能電池,它具有從0.7到1.8電子伏特的直接帶隙,帶隙材料與磷化銦襯底完全晶格匹配。

  沃爾特斯博士補充說,”擁有具備這樣一個大范圍多帶隙的完全晶格匹配的材料是打破當前太陽能電池光電轉化效率世界紀錄的關鍵。眾所周知,與磷化銦達到晶格匹配的材料能具有大約1.4電子伏特及其以下的帶隙,但是具備更高直接帶隙的三元合金半導體是不存在的!

  人們發(fā)現(xiàn)銦鋁砷銻四元合金可以生長為與磷化銦晶格匹配的高帶隙材料層,這項原始性創(chuàng)新為太陽能電池實現(xiàn)高轉化效率開創(chuàng)了一條新路。通過借鑒以往將銻系化合物應用于檢測器和激光的經(jīng)驗,美國海軍研究實驗室的科學家建立了銦鋁砷銻的能帶結構模型,并證明了這種材料具備擁有1.8電子伏特直接帶隙的潛力。根據(jù)這項研究結果,并使用一個包括輻射和非輻射復合的模型,美國海軍研究實驗室科學家設計了一種太陽能電池,其在集中太陽光照下電能轉化效率可能超過50%。

  海軍研究實驗室科學家依托最近一項由美國能源部(DoE)授予的先進研究計劃局能源項目(ARPA-E),與微鏈接器件公司和美國紐約的羅切斯特技術學院一起,將執(zhí)行一個為期三年的材料和器件開發(fā)計劃以實現(xiàn)這種新型太陽能電池技術。

  德國Heliatek公布其有機光伏電池突破12%

  德國光伏企業(yè)Heliatek GmbH近日宣布,該公司的有機光伏電池轉換效率已經(jīng)突破12%。這一世界記錄已經(jīng)得到了檢測機構SGS的認可。

  Heliatek公司是與德國烏爾姆大學(University of Ulm)、德累斯頓工業(yè)大學合作研發(fā)的這項技術。據(jù)該公司透露,經(jīng)過SGS機構的檢測證明,與傳統(tǒng)的技術比較而言,這款有機光伏電池(或者簡稱OPV)”在微弱的光照下及超高的溫度條件下?lián)碛凶吭降谋憩F(xiàn)性能!坝袡C光伏電池之前的轉換效率是10.7%,而這一最新的世界記錄是在這一基礎上進一步提升,據(jù)悉,之前的世界記錄同樣是由 Heliatek公司在九個月前創(chuàng)造的。

  預計Heliatek一體化光伏薄膜的首次合作應用將在2013年晚些時候投入商業(yè)化階段。與此同時,該公司已發(fā)起一輪融資計劃,從目前及最新的投資者手中為其最新的卷到卷生產(chǎn)流水線籌集6000萬歐元。

  這款創(chuàng)造世界記錄的電池結合了兩種專利吸波材料,可通過高電壓提升能源利用率。其中一種吸波材料是由德國烏爾姆大學下屬有機化學和先進材料研究院進行開發(fā)及合成的。該研究院的負責人Peter B?uerle教授也是Heliatek公司的共同創(chuàng)立者。Heliatek公司聲稱,由于有機光伏電池在弱光性及高溫下的表現(xiàn),其創(chuàng)造的12%的世界記錄可媲美于晶體硅及薄膜光伏等傳統(tǒng)光伏技術14%至15%的轉換效率。

  “我們非常高興能繼續(xù)憑借這一里程碑性的成就引領有機光伏產(chǎn)業(yè)。我們將繼續(xù)努力,希望到2015年轉換效率能夠達到15%,并且逐步將之應用到Heliatek的卷到卷生產(chǎn)流水線。我們生產(chǎn)光伏薄膜,而非光伏組件。我們的客戶是建筑及建材產(chǎn)業(yè)、汽車及燈光架構等,將光伏薄膜產(chǎn)品打造成能源采集元件,從而增加產(chǎn)品的功能性,”Thibaud Le Séguillon說道。

  此外,這一最新世界記錄的突破還要感謝德國教育與研究部(German Ministry of Education and Research)、歐盟FP7項目以及德國研究基金會(German Research Foundation)在研發(fā)方面給予的支持。

  NREL推出光伏硅晶片篩選設備

  2013年1月11日,美國能源部國家可再生能用實驗室(National Renewable Energy Laboratory,簡稱NREL)宣布旗下科學家已開發(fā)光伏硅晶片篩選系統(tǒng)(Silicon Photovoltaic Wafer Screening System,簡稱SPWSS)。該篩選系統(tǒng)為立方體爐,每一面均約15英寸,可裝配進生產(chǎn)線。

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