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據(jù)外媒報道，日本東芝公司（Toshiba Corporation）的研究人員開發(fā)了一種高效、成本低和可靠性高的串聯(lián)太陽能電池，并取得重大進(jìn)展。通過在標(biāo)準(zhǔn)硅電池組件上分層放置透明太陽能電池組件，可以提高太陽能電池板的輸出。


基于以前的研究成果，研究人員報告了一種透明Cu2O太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率（PCE）為9.5%，這是迄今Cu2O電池達(dá)到的最高水平，有望實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。預(yù)計新電池將推動無需插電式充電的電動汽車的發(fā)展，并促進(jìn)其他移動應(yīng)用，如高空平臺站、同溫層電信平臺。


東芝致力于利用其技術(shù)推進(jìn)碳中和進(jìn)程，包括開發(fā)高效、可靠的低成本串聯(lián)太陽能電池。這些太陽能電池可以安裝在空間有限的車輛和火車上。

串聯(lián)電池將太陽能電池組件置于標(biāo)準(zhǔn)硅電池組件之上。這些電池組件可產(chǎn)生不同波長的電能，從而提高有效輸出，并有望大幅提高太陽能模塊的效率。除了透明Cu2O電池，其他兩種串聯(lián)電池技術(shù)也在探討之中，包括使用砷化鎵（GaA）等III-V材料進(jìn)行制造；以及鈣鈦礦晶體薄膜。前者的生產(chǎn)成本是單個硅電池成本的數(shù)百至數(shù)千倍，嚴(yán)重影響應(yīng)用。后者無法提供必要的可靠性和有保證的輸出，使硅電池實現(xiàn)20年以上的壽命。


東芝重點關(guān)注透明Cu2O電池的優(yōu)勢，如利用天然儲量豐富的制造材料，可以降低成本；這是一種堅硬、耐用、防潮的材料，可以實現(xiàn)可靠性；并且具有透光性能，可為高水平發(fā)電效率開辟道路。


在日本新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)組織（NEDO）支持的一個研究項目中，東芝的研究人員已將Cu2O電池的PCE提高到9.5%，比去年報告的8.4%足足提高了1.1%。這是通過放大電池和抑制Cu2O生成層邊緣的載流子復(fù)合（這會降低生成效率）來實現(xiàn)的。

東芝公司研發(fā)中心的研究員、研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Kazushige Yamamoto表示：“研究人員發(fā)現(xiàn)，較大的電池尺寸可以有效抑制光載體復(fù)合。將發(fā)電面積從以前的3x3mm2增加到10x3mm2，可以使電池邊緣的復(fù)合相對減少，由此產(chǎn)生的光電流提升將PCE推高至9.5%。”


據(jù)東芝評估，將新的Cu2O太陽能電池組件置于25%的PCE硅電池組件之上，可以使Cu2O-Si串聯(lián)電池實現(xiàn)28.5%的PCE，明顯超過了26.7%。這是所有標(biāo)準(zhǔn)硅電池報告中的最高PCE，接近所有GaA電池報告的最高PCE（29.1%）。

據(jù)NEDO測試標(biāo)準(zhǔn)，東芝發(fā)現(xiàn)，目前的Cu2O-Si串聯(lián)電池單次充電，可以為電動汽車提供37km的動力，隨著太陽能電池進(jìn)一步接近理論最高效率（42.3%），預(yù)計可將續(xù)航里程提高到接近55km，同時也將減少長途旅行的充電頻率。

東芝的目標(biāo)是打造一種實用的Cu2O-Si串聯(lián)電池，其中Cu2O電池組件的PCE為10%，整體PCE達(dá)到30%，新電池記錄了實現(xiàn)這一目標(biāo)的堅實進(jìn)展。該公司著眼于大規(guī)模生產(chǎn)，致力于擴(kuò)大電池尺寸，并已制備發(fā)電面積為40mm2、PCE約為8%的原型。由于層體不均勻，較大的電池可能出現(xiàn)效率。東芝將繼續(xù)改進(jìn)薄膜沉積技術(shù)，以在更大的面積上實現(xiàn)均勻沉積。


為了在2025財年投入應(yīng)用，東芝將與東芝能源系統(tǒng)與解決方案公司（Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation）合作，開發(fā)與當(dāng)今主流硅太陽能電池尺寸相同的串聯(lián)電池制造技術(shù)。該公司還將開發(fā)生產(chǎn)四端子Cu2O-Si串聯(lián)太陽能電池的技術(shù)，以用于電動汽車和其他移動設(shè)備。

原標(biāo)題： 新突破！東芝透明CU2O太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率提升至9.5%