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IMEC 鈣鈦礦/硒化銅銦鎵堆疊式太陽能模組達到了前所未有的 17.8% 超高轉換率

本文作者:IMEC       點擊: 2016-09-28 08:50
前言:
 2016年9月26日--來自 imec、卡爾斯魯厄理工學院(KIT)以及德國巴登符騰堡州太陽能暨氫能研究中心(ZSW)的科學家們在今天宣布,他們已製造出由鈣鈦礦與硒化銅銦鎵(CIGS)所組成的薄膜太陽能模組,該模組並且具有 17.8% 的能量轉換率。這是第一次,這類疊層式模組的效能得以超越分別以鈣鈦礦與硒化銅銦鎵所單獨製成的模組。
 
 
這款堆疊模組(3.76 平方公分)實現了尺寸完全可擴展之設備的概念:頂端的鈣鈦礦模組使用了七個長條形模組電池,底部的硒化銅銦鎵模組使用了四個長條形模組電池,兩者皆具有整體式互連配置。我們所獲得的結果是,這兩項技術的面積減損皆降至小於百分之八。
  
在這三個組織合作之下,用來產生這個高效能鈣鈦礦/硒化銅銦鎵多接面太陽能模組的這種製程的原理,仰賴於有效地利用太陽光譜。頂部的半透明鈣鈦礦模組會擷取光譜中能量較高的部份,讓能量較低的光通過,並被底部的硒化銅銦鎵太陽能電池所擷取。結果顯示,這個原型表現出前所未見的百分之 17.8 超高能量轉換率,超越由 imec所創下的百分之 15.3 鈣鈦礦模組轉換率世界紀錄,而且也超越了 ZSW 獨立式高效能銅銦鎵硒模組將近百分之 15.7 的轉換效率。
 
「我們之所以能夠達到這樣的成果,是由於透過三方合作夥伴密切而錯綜複雜的合作關係,並且善用彼此的專業知識。在將鈣鈦礦頂部模組用於這些堆疊式太陽能模組時,更是格外倚重 imec 對於鈣鈦礦模組的專業知識。」imec 薄膜光電研究負責人 Tom Aernouts 博士表示。
 
根據 KIT 研究小組負責人Ulrich Paetzold 博士的說法,這還只是一開始的階段性結果,未來幾年將會獲得更多令人振奮的成果,像是轉換率超過 25% 的鈣鈦礦/硒化銅銦鎵多接面太陽能模組等。Paetzold 博士所帶領的亥姆霍茲青年研究團隊(Helmholtz Young Investigator),現正關注於研究多接面鈣鈦礦太陽能模組的光學性質,並將為這些裝置開發更為特化的奈米光學材質。
 
最後,Erik Ahlswede 博士在 ZSW 的團隊貢獻出對於硒化銅銦鎵太陽能模組的世界級專業知識。ZSW 目前是硒化銅銦鎵太陽能模組的 22.6% 轉換率世界紀錄保持者。ZSW 的董事暨光電部門主管 Michael Powalla 教授指出:「這項成果巧妙地結合兩種極為先進的薄膜技術的優點。這將大大的有助於為客戶帶來更具經濟效益的太陽能能源。」 
 
模組與技術的詳細資訊,將於九月 26 日在日內瓦舉辦的 PSCO-2016 上,由 imec 的 Aernouts 博士、KIT 的 Ulrich Paetzold 博士以及 ZSW 的 Erik Ahlswede 博士等人向學術研究社群報告。
   
附圖為兩個高效能薄膜模組的堆疊:上面是硒化銅銦鎵模組,下面是鈣鈦礦模組。
 
About imec
關於 imec
imec 在奈米電子與光電領域進行世界領先級的研究。 imec善用資通訊科技(ICT)、醫療保健以及能源等全球各領域合作夥伴的創新能量,讓科學知識發揮更大效益。imec 提供產業相關的技術解決方案。在獨特的高科技環境中,我們頂尖的國際人才致力為永續社會打下更美好生活的基礎。imec 的總部位於比利時魯汶,並於比利時、荷蘭、台灣、美國、中國、印度以及日本等地設有辦公室。本公司旗下有超過 2,500 人的職員,包含將近740名的業界常駐人士以及客座研究人員。 imec於2015年的收入(損益)總額為 4 億 1,500 萬歐元。www.imec.be。
 
imec 是 Solliance(www.solliance.eu)的合作夥伴之一。 Solliance是來自荷蘭、比利時與德國的研發機構之合作夥伴關係,投入薄膜光電太陽能能源的相關研發;imec 並且是 EnergyVille(www.energyville.be)此一協會的成員之一,該協會由 KU Leuven、vito 與 imec 等永續能源與智慧型能源系統領域的法蘭德斯研究中心所組成。
 
imec是IMEC International(依據比利時法律設立為「公益基金會」的法律實體)、imec Belgium(獲得法蘭德斯政府支持的IMEC非營利組織)、imec the Netherlands(IMEC Nederland基金會,屬於Holst Centre的一部分,並受到荷蘭政府支持)、imec Taiwan(台灣愛美科股份有限公司)、imec China(IMEC 微電子研發中心上海公司)、imec India(Imec India Private Limited)以及 imec USA(IMEC Inc)進行活動時的註冊商標。
  
關於卡爾斯魯厄理工學院(KIT)
卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的宗旨包含三大核心工作:研究、高等教育與創新。KIT 擁有約 9,300 位員工與 25,000 位學生,是歐洲的大型研究機構之一,並且是自然科學與工程方面的高等學府。更多有關 KIT Energy Center 的資訊:http://www.energy.kit.edu
此新聞稿中所提及的研究,是由微結構技術研究院與光技術研究院的 Ulrich W. Paetzold 博士所領軍的亥姆霍茲青年研究團隊研究而成。這個新成立的研究小組克服了高效能鈣鈦礦 / 矽與鈣鈦礦/硒化銅銦鎵技術上的關鍵挑戰。準確地說,他們對這些裝置上的新型奈米光子材料進行研究,以將光擷取能力提升到最高。
 
關於德國巴登符騰堡州太陽能暨氫能研究中心(ZSW)
德國巴登符騰堡州太陽能暨氫能研究中心(ZSW,請參閱 www.zsw-bw.de) 是太陽光電系統、可再生燃料、電池技術、燃料電池與能源系統分析等領域應用之研究首屈一指的學院之一。目前在 ZSW 有約 230 位科學家、工程師與技術人員,分別位於斯圖加特、烏爾姆與梅爾克林根。除此之外,中心內還有 90 位研究員與學生助理。
 

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