CIGS太阳能电池效率得到瑞士研究团队的调整

太阳能电池效率竞赛正在如火如荼地进行，似乎每隔一周就会有一个新的创纪录的公告发布，但是让我们退后一步，考虑效率只是太阳能安装成本中的一个因素。瑞士联邦材料科学与技术实验室Empa的研究小组最新发表的有关薄膜太阳能电池技术的论文证明了制造成本是另一个关键因素。

薄膜差异

该论文的标题为“钾诱导的用于高效太阳能电池的Cu（In，Ga）Se2薄膜的表面改性”，发表在11月3日的《自然材料》杂志上。

Cu（In，Ga）Se2是指半导体CIGS，是铜-铟-镓-（二）硒化物的柔性化合物。就薄膜太阳能电池材料而言，CIGS由于其相对令人印象深刻的转换效率而备受关注。

Empa提供了新的CIGS物膜太阳能电池。

在效率竞赛中，CIGS仍然落后于硅，但顾名思义，CIGS薄膜太阳能电池可以使用廉价的卷对卷工艺制造，这种工艺长期用于食品包装和其他行业，具有潜在的成本优于传统的硅太阳能电池。

薄膜太阳能电池由于其重量轻且具有柔韧性，因此也比传统的硅太阳能电池（例如，此处和此处）具有更广泛的应用范围。

制造CIGS薄膜太阳能电池的新方法

尽管Empa CIGS论文的标题很详尽，但基本概念很简单。它涉及到一种新的方式来组装薄膜太阳能电池“三明治”。结果是二对一的：使用新的“配方”可以降低制造成本，而该团队发现其转换效率比以前的努力有所提高。

一个主要区别在于基板的选择。为了在实验室中达到较高的“冠军设备”效率水平，典型的薄膜制造工艺包括在钠钙玻璃基板上沉积CIGS层，这自然会将提高性能的碱金属引入CIGS层中。

该技术的缺点之一是苏打石灰基质涉及高温制造过程。就实验室工作而言，这并不是一个特别大的障碍，但是要将“死亡之谷”从实验室转移到大众市场，耗费能量的过程将更具商业可行性。

Empa研究小组探索了另一种基材的使用，一种称为聚酰亚胺的塑料薄膜。就太阳能转换效率而言，与钠钙玻璃相比，聚酰亚胺具有许多缺点。一方面，它不会将性能提升器引入材料中。但是，它具有产生较便宜的制造工艺的潜力。

该团队通过在CIGS层沉积后引入碱金属钠和氟化钾来弥补聚酰亚胺膜的缺点。

他们发现，这两种金属有利地改变了CIGS层的化学组成，同时还降低了由CdS（镉-硫）缓冲层引起的光损程度。

结果是20.4％的绩效水平，比不到三年前同一团队宣布的18.7％的水平有了惊人的提高。

该团队还能够确定添加钾在提高效率中的关键作用，这可能会导致制造工艺的未来改进。

顺便提一下，如果Empa敲响了钟声，您可能会想到该机构的另一个团队，该团队正在研究基于碲化镉（CdTe）的薄膜太阳能电池。该团队最近宣布了11.5％的效率，这听起来有些of脚，除非您认为CdTe太阳能电池具有许多成本优势。

该团队的目标也定在15％的效率范围内，并有可能接近20％的范围。

廉价太阳能的许多路

虽然自然会陷入创纪录的太阳能电池效率提高的快感之中，但最重要的是降低了太阳能发电的安装成本，这涉及到一些虽然不那么令人兴奋但同样重要的因素。

作为记录，奥巴马政府已通过SunShot太阳能计划将这些关键领域作为目标。

Sunshot的总体目标是将太阳能的成本降低到与化石燃料相当的水平。为此，能源部一直在资助旨在降低制造成本和“软成本”（许可，安装，检查等）以及提高太阳能电池效率的计划。

同时，美国国防部已经资助了许多提高太阳能电池效率的项目。

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