突破性進展!可彎折串聯太陽能電池效率達24.6% 耐彎折3000次
科技
04-21
中國科學家最新研究突破,透過強化電池頂層與底層的附著力,成功開發出兼具高效率與耐用性的可彎折串聯太陽能電池。這項技術突破為新一代太陽能應用開創嶄新可能。
研究團隊採用銅銦鎵硒(CIGS)作為底層電池材料,這種商用半導體以其可調節能隙、優異光吸收能力、低溫敏感性與操作穩定性聞名,被視為次世代串聯太陽能電池的理想選擇。頂層則採用鈣鈦礦材料,這種能高效將陽光轉換為電能的材料,與CIGS結合形成極具潛力的輕量化高效太陽能電池。
然而,CIGS表面粗糙的特性,長期阻礙了在其上製備高品質鈣鈦礦頂層電池的技術發展,限制了這類串聯電池的商業化前景。中國科學院寧波材料技術與工程研究所葉繼春教授團隊在《自然能源》期刊發表突破性研究,開發出創新的「抗溶劑晶種」策略,成功提升粗糙表面上鈣鈦礦頂層電池的效能表現。
研究團隊巧妙分離自組裝單分子層(SAM)的吸附與溶解過程,同時整合鈣鈦礦晶種技術。他們利用高極性溶劑防止SAM在溶解過程中聚集,同時以低極性溶劑作為抗溶劑促進吸附過程中形成緻密SAM層。此外,預混合的晶種層顯著改善了鈣鈦礦的潤濕性與結晶性,確保與基底的牢固附著。
憑藉這些創新技術,團隊成功製備出1.09平方公分的可彎折單片鈣鈦礦/CIGS串聯太陽能電池。該裝置達到24.6%的穩定效率(認證效率23.8%),不僅可與頂級剛性產品競爭,更創下目前可彎折薄膜太陽能電池的最高效率紀錄之一。
在連續運作320小時,以及半徑1公分的3000次彎折測試後,該裝置仍保持超過90%的初始效率,展現出卓越的機械耐久性與長期穩定性。這項突破性進展為開發高價效比、高效能的可彎折串聯太陽能電池鋪平道路,將大幅推進串聯太陽能電池技術的商業應用程序。
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