?從電池到模塊而不損失效率：這是鈣鈦礦太陽能電池的主要挑戰之一。卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的研究人員目前已成功生產出具有最小程度損失的鈣鈦礦型太陽能組件。為此，他們將基于激光的串聯互連與太陽能電池所有層的真空處理結合起來。他們在4平方厘米的面積上實現了18%的效率，這是真空處理鈣鈦礦太陽能組件的世界紀錄。



在光電技術中，鈣鈦礦型半導體由于其低成本、易制備以及在效率方面的巨大潛力而被認為是特別有前途的材料。鈣鈦礦型太陽能電池在過去十年中以獨特的方式發展。實驗室生產的樣品已經達到25%以上的效率水平。效率是被照射的光能有多少轉化為電能的指標。現在的任務是采取下一步行動，將鈣鈦礦光電材料從實驗室轉移到工業領域。



KIT光技術研究所（LTI）真空沉積鈣鈦礦型太陽能電池開發負責人Tobias Abzieher博士說：“一個關鍵的挑戰是將在幾平方毫米面積上達到的效率水平轉移到幾百平方厘米的典型太陽能組件表面。”。鈣鈦礦太陽能電池是一種薄膜太陽能電池，通過所謂的單片串聯互連組裝成大面積的太陽能組件。為此，在每個單獨層的沉積期間，結構線被引入太陽能電池中，所述結構線將所產生的太陽能電池條串聯地互連。



太陽能電池層的真空氣相沉積



由于規模擴大，鈣鈦礦型太陽能電池組件迄今為止已遭受重大的效率損失。一方面，沉積單個太陽能電池層的難度隨著其表面積的增加而增加；另一方面，串聯互連在有源太陽能電池條之間產生所謂的死區。這些區域對于以后的發電是無用的，但是對于串聯互聯是必不可少的。KIT團隊現在已經成功地將這兩種損耗機制的影響降至最低，方法是在真空中對太陽能組件的所有層采用氣相沉積工藝。“在生產高效太陽能組件方面，真空沉積的主要優點是工藝的可控性好，工藝參數數量有限，尤其是沉積機理獨立于待涂層表面的事實。”Abzieher解釋道。



研究人員將這一創新工藝與高精度結構結合起來，并通過激光刻線（單片串聯互連）實現串聯互連。這是首次在幾乎沒有損失的情況下生產出大面積鈣鈦礦型太陽能電池組件，這是該技術從實驗室向工業轉移的重要一步。



由于真空處理和激光燒蝕的結合，LTI研究人員在50平方厘米以上的組件面積上達到了16.6%的效率水平，在4平方厘米的組件面積上甚至達到了18%——這是真空處理鈣鈦礦太陽能組件的世界紀錄。科學家們在今年的材料研究學會（MRS）春季會議上公布了他們的研究結果，盡管組件面積增加了500多倍，但我們觀察到幾乎沒有效率損失。設計高精度激光互連的LTI公司的David Ritzer解釋道，通過他們的方法，KIT團隊成功地將鈣鈦礦型太陽能組件的結垢損失降低到了業界已經建立的光伏技術（如碲化鎘（CdTe）或銅銦鎵二硒化物（CIGS））的水平。



目標：較大表面的效率水平超過20%



研究人員未來的活動將集中在優化實際的太陽能電池層堆棧以及進一步減少死區的大小。如果我們能夠充分利用這項技術的潛力，那么在更大的表面上生產效率水平顯著超過20%的鈣鈦礦型太陽能組件是近期可以實現的目標。

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來源：賢集網
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