薄膜太阳能电池转换效率可望超越矽
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由欧洲八国11家合作夥伴组成的研究联盟宣称找到一种可达到25%转换效率的矽晶替代方案， 透过其“超高效率CIGS薄膜太阳能电池”(Sharc25)计划，只需要目前低廉且低效率方案一部份的成本，即能以25%的转换效率产生媲美结晶矽的单结薄膜太阳能电池。 当今最常用的普通单结晶矽太阳能电池平均约有25%的转换效率，更先进的设计据称理论上还可达到33%的效率极限。然而，中国制造商以及其他低成本太阳能电池供应商青睐的低价薄膜电池效率明显更低得多。此外，日本的产业技术总合研究所(AIST)、太阳光发电协会(PVTEC)、夏普(Sharp)、松下(Panasonic)与三菱(Mitsubishi)在上个月发布共同开发出一款三结薄膜太阳能电池，可达到超过13%的转换效率。 Sharc25计划是由德国太阳能暨氢能研究机构(ZSW)主导，并得到欧盟Horizon 2020计划以及瑞士联邦材料科学与技术实验室(EMPA)的690万美元赞助。 “我们的太阳能电池可用于像穿戴式电子等小型装置中，”Empa薄膜与光电实验室负责人兼Sharc25计划协调员 Ayodhya Tiwari表示，“但我们的主要兴趣在于为建筑物与太阳能电场等公共事业进行大规模发电。” 世界各地有许多太阳能电池研究人员均试图提高薄膜CIGS太阳能电池的效率，过去几年来也的确取得了大幅进展——其中有些可说是一大突破，不过，薄膜太阳能电池技术至今仍无法媲美矽晶。此外，EMPA认为它在技术与资金方面均尚未能达到目标。为什么? Tiwari说：“由于过去两年来所达到的突破成果，以及根据我们的效率剩余损失分析，我们看到未来更多进展的可能性。在科学领域，你遵循逻辑事实，并依据自已的经验与其他专家提供的知识，致力于发展具有良好信念的假设。创新与突破是可能的，而且我们尽全力也希望取得进步，以期达到成功的目标。” 这些欧盟的研究人员们可说是目标远大，不过，他们相信拥有集体的力量，能够共同克服工程障碍——即薄膜CIGS太阳能电池转换效率无法媲美矽晶等级的挑战。此外，他们已经获得充份的资金，但其动机并不在于获利，因而能为其研究工作带来更多成功的机会。 “我们的下一步是与合作夥伴们共同实现这个雄心壮志，在这项计划中，所有的合作夥伴都积极热情地贡献他们的专业。以科学家的角度来看，我认为我们并非只着眼于最后的竞赛，我们的目标在于不断提升，同时随着我们的进展来设定具有挑战性的新目标。所以，我们努力是竭尽所能地让可负担的太阳能电源落实于全世界各地。我们必须着重于适于工业生产的过程，携手将技术诀窍转化为创新的理念，”Tiwari表示。 除了EMPA与ZSW以外，该计划的其他合作夥伴还包括在卢森堡、法国鲁昂、义大利Parma和芬兰Aalto的大学;比利时校际微电子(IMEC);德国亥姆霍兹柏林(HZB)材料与能源研究中心;伊比利亚国际奈米技术实验室(INL);瑞士Flisom与德国Manz CIGS Technology等司。 EMPA目前已经为CIGS薄膜太阳能电池实现超过20%的效率了，ZSW更领先EMPA达到了21.7%的能源效率，其他的合作夥伴也陆续找到达到25%目标以前所需改善之处，包括提高吸收率，以及最佳化光源管理的高效率表面与介面。 该联盟的终极目标是以单结薄膜电池超越亚洲的多结太阳能电池。据Tiwari表示，这种单结太阳能电池在欧洲制造太阳能模组的成本比在中国制造更低，例如针对穿戴式装置、家电以及大量生产的网格装置，在峰值时成本仅每瓦0.38美元。 |
