Capitano正在開發(fā)組合CIGS-鈣鈦礦太陽能電池以提高太陽能電池效率

當(dāng)他們開始研究2019年7月開始的新Capitano項目時，由Michael Powalla教授和Ulrich Paetzold領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊說：“在串聯(lián)太陽能組件中使用兩個光活性層可以提供更多的光伏發(fā)電潛力。該技術(shù)很可能成就光伏發(fā)電的未來。”該項目合作伙伴是巴登-符騰堡州太陽能與氫能研究中心(ZSW)的研究員，KIT以及Schw?bischHall的NICE Solar Energy公司。他們將基于鈣鈦礦半導(dǎo)體的薄膜太陽能電池組件與銅，銦，鎵和硒(CIGS)制成的半導(dǎo)體相結(jié)合。這種組合可實現(xiàn)高效串聯(lián)太陽能電池，光伏效率潛力超過30%，且同時具有薄膜技術(shù)的所有優(yōu)勢。

更高的效率

串聯(lián)太陽能組件由兩種不同類型的太陽能組件組成，這兩種太陽能組件彼此疊置，這比相應(yīng)的單個太陽能電池更好地利用了太陽光譜。實驗結(jié)果表明，多個太陽能組件確實具有更高的效率，理論上可以顯著超過30%。例如，對于簡單的硅太陽能電池，由于物理材料特性，理論轉(zhuǎn)換極限僅為29.3%。

現(xiàn)在有幾種串聯(lián)組件可供選擇，在CIGS鈣鈦礦開發(fā)中，鈣鈦礦太陽能電池將光轉(zhuǎn)換為太陽光譜可見部分的電能。CIGS太陽能電池吸收近紅外光譜中的光，這些光穿透鈣鈦礦太陽能電池。這兩種太陽能電池都采用可在平方米基板上生產(chǎn)的薄膜技術(shù)。KIT團(tuán)隊表示，這可以顯著降低成本，同時實現(xiàn)高效率。

Powalla教授也是ZSW執(zhí)行委員會成員和光伏行業(yè)負(fù)責(zé)人，他對該聯(lián)盟的主要成員說：“我希望在這個專業(yè)知識的進(jìn)一步發(fā)展方面取得很大進(jìn)展，包括從基礎(chǔ)知識到項目的大規(guī)模生產(chǎn)，因為這是一項有前途的技術(shù)。“KIT初級研究組組長Paetzold補(bǔ)充說：“我們正在開發(fā)下一代高效薄膜串聯(lián)太陽能組件，其效率超過30%。該研究有前景的應(yīng)用領(lǐng)域是高效太陽能用于建筑一體化光伏解決方案的模塊。“

關(guān)于該項目的其他信息

Capitano項目計劃運(yùn)行三年，目前由德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部支持，總額約為520萬歐元，其中210萬歐元將用于KIT。該項目的既定目標(biāo)是開發(fā)具有穩(wěn)定更高效率的電池，可以相互連接以形成高效的串聯(lián)太陽能電池組件。工業(yè)合作伙伴NICE將評估工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)并評估成本。

ZSW開發(fā)了具有適應(yīng)吸收光譜(帶隙)和優(yōu)化表面的CIGS模塊，并研究了具有高效率和透明度半透明鈣鈦礦太陽能電池和組件。

鈣鈦礦涂層應(yīng)采用工業(yè)相關(guān)工藝，如槽縫鑄造，進(jìn)行測試。這里重要的子項目是優(yōu)化的中間層和適合的透明接觸層，其結(jié)果將在串聯(lián)太陽能電池和組件中實現(xiàn)。制造過程的環(huán)境兼容性目前還在評估中。

KIT的任務(wù)是開發(fā)新材料和工藝以及用于生產(chǎn)具有適應(yīng)的吸收光譜(帶隙)，高效率和高透明度的半透明鈣鈦礦太陽能電池和太陽能電池組件的原型。

特別地，該項目涉及可擴(kuò)展的生產(chǎn)方法，例如狹縫鑄造或在真空中從氣相沉積具有應(yīng)用前景。鑒于串聯(lián)太陽能電池的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們正在開發(fā)一種照明管理概念，以提高發(fā)光效率。

NICE Solar Energy為其他合作伙伴提供CIGS小型太陽能組件，其CIGS創(chuàng)新系列用于生產(chǎn)串聯(lián)太陽能組件。然后根據(jù)其工業(yè)可擴(kuò)展性對制造的串聯(lián)太陽能模塊進(jìn)行評級。與單結(jié)CIGS太陽能模塊的成本比較也是評估的一部分。假設(shè)年產(chǎn)能為300兆瓦，這將是滿足工業(yè)上的生產(chǎn)規(guī)模。