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美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室近來實(shí)現(xiàn)多個(gè)效率突破新紀(jì)錄：

-新型鈣鈦礦CIGS疊層電池的效率達(dá)到24.16%，已經(jīng)弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(ISE)CalLab實(shí)驗(yàn)室正式認(rèn)證;

-六結(jié)電池效率47.1%，展示了多結(jié)太陽能電池的巨大潛力。


1.鈣鈦礦-CIGS疊層效率新紀(jì)錄

疊層電池結(jié)合了兩種不同的半導(dǎo)體，這些半導(dǎo)體將光譜的不同部分轉(zhuǎn)換成電能。鈣鈦礦金屬鹵化物主要使用光譜的可見光部分，而CIGS半導(dǎo)體則轉(zhuǎn)換紅外光。

由銅，銦，鎵和硒組成的CIGS電池可以沉積為薄膜，總厚度僅為3-4微米。鈣鈦礦層更薄，僅為0.5微米。因此，由CIGS和鈣鈦礦制成的新型疊層太陽能電池厚度遠(yuǎn)低于5微米，可用來生產(chǎn)柔性太陽能電池組件。

研究人員將鈣鈦礦層直接沉積在粗糙的底部電池CIGS層，CIGS直接與頂部電池(鈣鈦礦)連接在一起，因此疊層電池只有兩個(gè)電觸點(diǎn)，即端子，大大改善了鈣鈦礦與CIGS之間的接觸。此外引發(fā)劑的引入大大改善了CIGS吸收劑材料。

研究人員表示，這種組合物重量極輕，并且對輻射穩(wěn)定，可能適用于太空中的衛(wèi)星技術(shù)。通過大規(guī)模合作獲得的這些結(jié)果剛剛發(fā)表在著名的期刊《 JOULE》上。

這種由CIGS和鈣鈦礦制成的“雙端子”疊層電池屬于一個(gè)單獨(dú)的電池類別，因此美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL在著名的NREL效率圖表上創(chuàng)建了一個(gè)新分支。NREL效率圖圖是用來集中展示自1976年以來幾乎所有類型的太陽能電池的效率發(fā)展情況。鈣鈦礦電池自2013年才被包括在內(nèi)，但近年來這種材料類別的效率比任何其他材料都增長更快。

2019年9月，TestPV主辦的首屆全球鈣鈦礦光伏技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化論壇在蘇州協(xié)鑫集團(tuán)成功舉辦，引爆全球高效發(fā)電技術(shù)革命。

2019年10月，Thin-Film-Seminar主辦、TestPV協(xié)辦、SMIT承辦的“從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)，世界鈣鈦礦大會”在杭州召開，會議吸引了十多家海外頂級研究機(jī)構(gòu)名發(fā)表報(bào)告。

近一年來，鈣鈦礦技術(shù)發(fā)展不斷加快，眾多頂尖科研機(jī)構(gòu)和知名企業(yè)持續(xù)投入大量的人力物力，致力于鈣鈦礦光伏技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化。部分領(lǐng)先的鈣鈦礦光伏企業(yè)在穩(wěn)定型環(huán)保材料的合成、大尺寸制造裝備的開發(fā)、規(guī)?；慨a(chǎn)工藝的優(yōu)化，以及測試技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的完善等方面實(shí)現(xiàn)重大突破，其中，牛津光伏、協(xié)鑫納米、纖納光電即將進(jìn)入小規(guī)模量產(chǎn)階段。

2020年10月，TestPV、Thin-Film-Seminar、SMIT再次聯(lián)手，繼續(xù)組織“創(chuàng)新融合·疊出未來|第二屆全球鈣鈦礦與疊層電池產(chǎn)業(yè)化論壇”。

2.六結(jié)電池效率47.1%

NREL科學(xué)家制造的六結(jié)太陽能電池創(chuàng)造了最高的太陽能轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄，達(dá)到47.1%，接近50%。該效率是在聚光條件下測得的，如果在單倍太陽光照射下該電池的轉(zhuǎn)化效率同樣創(chuàng)造了效率記錄，達(dá)到39.2%。

NREL高效晶體光伏小組的首席科學(xué)家John·Geisz的論文《六結(jié)III-V太陽能電池在143個(gè)太陽光下的轉(zhuǎn)換效率為47.1%》發(fā)表在《自然能源》雜志上。

NREL研究人員依靠具有廣泛光吸收特性的III-V材料，電池的六個(gè)結(jié)(光敏層)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，可以捕獲來自太陽光譜特定部分的光。該結(jié)構(gòu)共包含約140種各種III-V材料層，以支持這些連接點(diǎn)的性能，但其寬度卻比人的頭發(fā)窄三倍。使效率達(dá)到50%的主要研究障礙是減少電池內(nèi)部阻礙電流流動的電阻性障礙。

由于III-V太陽能電池的高效率特性和制造成本，因此最常用于為衛(wèi)星供電，從而具有III-V太陽能無與倫比的性能。在地球上，六結(jié)太陽能電池非常適合用于聚光光伏。NRE正積極參與降低III-V太陽能電池的成本，從而為這些高效器件開辟了新的市場。

降低成本的一種方法是減少所需的面積，這可以通過將光線聚焦來實(shí)現(xiàn)，不僅節(jié)省材料，還節(jié)省占地面積，并且隨著隨著聚光倍數(shù)增加，轉(zhuǎn)化效率會提高。

法國科學(xué)家將太陽能電池的效率超過50%的潛力描述為“實(shí)際上非常可實(shí)現(xiàn)的”，但由于熱力學(xué)限制，不可能達(dá)到100%轉(zhuǎn)化效率。目前晶體硅在單倍光照下的理論效率約29%，全世界的研究人員正在通過各種方法，包括異質(zhì)結(jié)、背接觸、疊層、選擇性吸收等方式將晶硅電池效率提高到約25%左右，量產(chǎn)效率也接近22%。 

原標(biāo)題：NREL新紀(jì)錄: 鈣鈦礦疊層效率24.16%,六結(jié)電池效率47.1%