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CdTe型太阳能电池开放电压增大1成以上,转换效率25%在望

  2019-07-11 12:09:36
CdTe型太阳能电池开放电压增大1成以上,转换效率25%在望 美国华盛顿州立大学(WSU)、田纳西大学及美国能源部下属研究机构国家可再生能源实验室(NREL)宣布,在CdTe型太阳能电池性能的提高上取得了重大突破,论文已在学术杂志《自然-能源》(NatureEnergy)上发表:此前几乎没有超过0.9V的开放电压VOC值,达到了1V以上。据称今后有望通过元件的优化,使转换效率达到25%以上,大幅降低发电成本。
迄今CdTe型太阳能电池的优点在于制造成本低于硅结晶类太阳能电池等。美国第一太阳能(First Solar)在量产此类太阳能电池,截至2016年2月,按直流计算累计产量达到了6GW。该公司研发的产品转换效率最近迅速提高,2013年4月模块效率达到16.1%。2014年3月模块效率达到17.0%,电池单元转换效率达到20.4%。2015年6月模块效率达到18.2%(仅开口部为18.6%),2016年2月23日更是宣布电池单元转换效率达到了22.1%。除了制造成本低的优势外,转换效率上也在缩小与竞争技术之间的差距。
尽管如此,CdTe型太阳能电池仍存在重大课题:即VOC值远远低于由CdTe的带隙1.44eV计算出来的理论值。以往VOC的最高值实际上只有0.9V。由于VOC的数值低,因此实际转换效率与理论性能间的巨大差距仍未能缩小。
据称,此次高VOC值实现的关键,在于大幅改变了CdTe结晶制法而大大提高了纯度。WSU等的研究人员没有使用原来所必须的、对CdS成膜的CdTe界面要在氯化镉(CdCl2)环境下加热的方法,代之以用熔融生长法来制备CdTe结晶的方法。这样,杂质大幅减少,同时大大降低了由晶格常数与CdS不匹配所导致的结晶缺陷。其结果,是CdTe与CdS的界面上流动的空穴的密度及寿命有多个数量级的提高,从而使VOC值超过了1V。
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