美國華盛頓州立大學(WSU)、田納西大學及美國能源部下屬研究機構國家可再生能源實驗室(NREL)宣布,在CdTe型太陽能電池性能的提高上取得了重大突破,論文已在學術雜志《自然-能源》(NatureEnergy)上發表:此前幾乎沒有超過0.9V的開放電壓VOC值,達到了1V以上。據稱今后有望通過元件的優化,使轉換效率達到25%以上,大幅降低發電成本。
迄今CdTe型太陽能電池的優點在于制造成本低于硅結晶類太陽能電池等。美國第一太陽能(First Solar)在量產此類太陽能電池,截至2016年2月,按直流計算累計產量達到了6GW。該公司研發的產品轉換效率最近迅速提高,2013年4月模塊效率達到16.1%。2014年3月模塊效率達到17.0%,電池單元轉換效率達到20.4%。2015年6月模塊效率達到18.2%(僅開口部為18.6%),2016年2月23日更是宣布電池單元轉換效率達到了22.1%。除了制造成本低的優勢外,轉換效率上也在縮小與競爭技術之間的差距。
盡管如此,CdTe型太陽能電池仍存在重大課題:即VOC值遠遠低于由CdTe的帶隙1.44eV計算出來的理論值。以往VOC的最高值實際上只有0.9V。由于VOC的數值低,因此實際轉換效率與理論性能間的巨大差距仍未能縮小。
據稱,此次高VOC值實現的關鍵,在于大幅改變了CdTe結晶制法而大大提高了純度。WSU等的研究人員沒有使用原來所必須的、對CdS成膜的CdTe界面要在氯化鎘(CdCl2)環境下加熱的方法,代之以用熔融生長法來制備CdTe結晶的方法。這樣,雜質大幅減少,同時大大降低了由晶格常數與CdS不匹配所導致的結晶缺陷。其結果,是CdTe與CdS的界面上流動的空穴的密度及壽命有多個數量級的提高,從而使VOC值超過了1V。(記者:野澤 哲生)
迄今CdTe型太陽能電池的優點在于制造成本低于硅結晶類太陽能電池等。美國第一太陽能(First Solar)在量產此類太陽能電池,截至2016年2月,按直流計算累計產量達到了6GW。該公司研發的產品轉換效率最近迅速提高,2013年4月模塊效率達到16.1%。2014年3月模塊效率達到17.0%,電池單元轉換效率達到20.4%。2015年6月模塊效率達到18.2%(僅開口部為18.6%),2016年2月23日更是宣布電池單元轉換效率達到了22.1%。除了制造成本低的優勢外,轉換效率上也在縮小與競爭技術之間的差距。
盡管如此,CdTe型太陽能電池仍存在重大課題:即VOC值遠遠低于由CdTe的帶隙1.44eV計算出來的理論值。以往VOC的最高值實際上只有0.9V。由于VOC的數值低,因此實際轉換效率與理論性能間的巨大差距仍未能縮小。
據稱,此次高VOC值實現的關鍵,在于大幅改變了CdTe結晶制法而大大提高了純度。WSU等的研究人員沒有使用原來所必須的、對CdS成膜的CdTe界面要在氯化鎘(CdCl2)環境下加熱的方法,代之以用熔融生長法來制備CdTe結晶的方法。這樣,雜質大幅減少,同時大大降低了由晶格常數與CdS不匹配所導致的結晶缺陷。其結果,是CdTe與CdS的界面上流動的空穴的密度及壽命有多個數量級的提高,從而使VOC值超過了1V。(記者:野澤 哲生)