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中國科學家研發柔性雙面鋅黃銅太陽能電池,效率為 9.3%

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年07月11日  

導讀:中國科學家開發了一種新的鋅黃銅礦太陽能電池,他們說可以適用于室內或室外應用。雙面太陽能電池的正面效率達到了9.3%,背面也達到了9.0%。


Kesterite是目前最有前途的新興全無機薄膜光伏技術,基于關鍵的無原材料和可持續解決方案。圖片:DidierDescouens


Kesterite是下一代薄膜太陽能電池最有前途的吸光材料之一。然而,到目前為止,它僅在研究層面發現了有限的應用,效率一直在10%左右徘徊。


黃銅礦由豐富的元素組成,最常見的是銅、錫、鋅和硒。與已經占光伏制造一小部分份額的銅銦鎵硒(CIGS)化合物不同,所有這些材料都擁有完善的供應鏈,可以吸收太陽能行業的一些額外需求而不會出現重大問題。


考慮到這一點,中國福州大學的一組研究人員開發了一種柔性雙面黃銅礦(CZTSSe)光伏器件,據稱該器件適用于室內外空間光伏應用。


鋅黃銅晶胞具有對稱構型,兩側具有相同的結構和形態。前后電池堆都沉積在鉬(Mo)箔上。每個電池的有源面積為0.21cm2,由二硒化鉬(MoSe2)制成的電極、CZTSSe層、硫化鎘(CdS)緩沖層、氧化鋅(ZnO)層、透明導電涂層構成氧化銦錫(ITO)和銀(Ag)。


為了降低制造成本,研究小組決定通過循環旋涂方法在箔的兩側沉積相同的層。旋涂和退火過程通過在正面和背面交替重復九次,以獲得雙面預制CZTSSe薄膜。CdS層通過化學浴沉積(CBD)方法沉積。制造過程還包括硒化處理和真空濺射和蒸發方法。


雙面太陽能電池的正面效率為9.3%,開路電壓為436mV,短路電流為33.76mA/cm2,填充因子為63.2%。至于背面,電池達到了9.0%的功率轉換效率,434mV的開路電壓,33.7mA/cm2的短路電流,以及61.7%的填充因子。研究人員表示:“在1.5–18.5mW/cm2強度的弱LED燈照明下,這些設備還表現出6–8.8%的良好性能。”


將未封裝的電池放入老化箱中,在標準“一個太陽”強度的連續光照下幾天,每天測試一次。經過14天的測試,該設備的性能比其初始性能下降了不到5%。


據其創造者稱,這種雙面光伏設備可以在不影響其功率轉換效率的情況下彎曲和拉伸。兩個電池能夠在不同的照度下獨立工作,并通過并聯電路共同輸出電流。科學家們總結道:雙面器件可以直接利用全向光,并通過基板旋轉產生周期性變化的電流。雙面柔性CZTSSe太陽能電池的研究為室內裝飾集成光伏提供了新的前景。


該裝置在論文《NovelsymmetricalbifacialflexibleCZTSSethinfilmsolarcellsforindoorphotovoltaicapplications》中有所描述,該論文發表在NatureCommunications上。


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