柔性太阳能电池效率创新纪录

2011-6-13 13:07| 发布者: apple| 查看: 656| 评论: 3|来自: 麻省科技创业

摘要: 碲化镉太阳能电池组件，来源：瑞士联邦材料测试与研究实验室（Empa）2011年6月9日物理学家组织网站报道，杜邦卡普顿（DuPont Kapton）无色聚酰亚胺薄膜（polyimide film）是一种新材料，目前正在开发，作为柔性基质， ...

碲化镉太阳能电池组件，来源：瑞士联邦材料测试与研究实验室（Empa）

2011年6月9日物理学家组织网站报道，杜邦卡普顿（DuPont Kapton）无色聚酰亚胺薄膜（polyimide film）是一种新材料，目前正在开发，作为柔性基质，用于碲化镉（CdTe：cadmium telluride）薄膜光伏（PV）模块，现在，能源转换效率上已经创造了新的世界纪录。瑞士联邦材料科学与技术实验室（Empa：Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology）有一个小组，已展示了13.8%的转换效率，他们使用了这种新的无色薄膜，刷新了他们过去12.6%的纪录，并接近使用玻璃的纪录。

卡普顿聚酰亚胺薄膜薄了100倍，轻了200倍，这是对比通常使用的光伏玻璃而言，因此，就有一种先天的优势，可以过渡到基于柔性薄膜而不是刚性玻璃的碲化镉系统。高速而低成本的卷到卷沉积技术（roll-to-roll deposition technologies）可用于高通量（high-throughput）制造柔性太阳能电池，采用聚合物薄膜（polymer film）作为基板就可以。新的聚酰亚胺薄膜意义重大，潜在地说，可带来更轻更薄的柔性组件，更容易处理，成本更低就可以安装，这使它可以理想地做一些应用，包括建筑一体化光伏应用。

“不需要大卡车运送沉重、易碎的玻璃模块，也不需要起重机把它们吊到屋顶，进行光伏安装，人们可以想像，轻巧柔软的薄膜制成的组件，可以简单地卷起来运输，也便于带着上楼梯，”罗伯特G•施密特（Robert G. Schmidt）说，他是杜邦电路及包装材料公司（DuPont Circuit & Packaging Materials）光伏部新的业务开发经理。“因为创纪录的效率已经实现，在瑞士联邦材料科学与技术实验室，我们相信，这种柔性、轻便而耐用的材料，有可能彻底改变产业，实现柔性设计，降低系统成本平衡。”

提高效率，实现电网平价（grid parity）

全单片集成化柔性太阳能电池组件（包括6个单元）是基于碲化镉：瑞士联邦材料科学与技术实验室的研究人员最近取得了新的世界纪录，这一类型太阳能电池的能量转换效率达到13.8%。

瑞士联邦材料科学与技术实验室的薄膜与光电实验室（Laboratory for Thin Films and Photovoltaics）正在开发高效率薄膜太阳能电池，强调采用新理念，提高性能，简化生产流程，改进器件结构，用于下一代更有效和低成本的设备。他们一直在做开创性的工作，开发和优化低温沉积工艺（低于450摄氏度），制备的高效率碲化镉太阳能电池可采用玻璃（达到15.6%的效率）和聚合物薄膜（达到12.6%的效率，这是之前的最高值，最近已经提高到13. 8%）。仅在几个星期前，蒂瓦里（Tiwari）的团队还创造了一个新的世界纪录，能量转化效率达到18.7%，那是另一种类型的柔性太阳能电池，是基于铜铟镓（二）硒（也称为CIGS：copper indium gallium selenide）。

“找到一种薄膜，既透明又可承受高温加工，这最初是一个挑战，但新的卡普顿（Kapton）无色聚酰亚胺薄膜，既可承受所需要的高温，又具有更高透光率（light transmittance），因为它的透明度，就使它超过了我们先前的世界纪录，刷新了柔性碲化镉太阳能电池的转换效率，”阿约提亚N•蒂瓦里（Ayodhya N. Tiwari）说，他是这一实验室的负责人。“因为我们持续提高光伏效率标准，各种材料都带来了明显改观，在这一进步中，我们要努力实现电网平价。当然，进一步的开发，需要解决成本和稳定性问题。”蒂瓦里计划提交一篇技术论文，探讨这全部发现，他将出席第26届欧洲光伏太阳能会议和展览会（26th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition），将在德国汉堡举行，时间是2011年9月5日至9日。

杜邦卡普顿聚酰亚胺薄膜取得了创新设计方案，已用于一系列产业，在过去45年来，这些产业包括航空航天、汽车和工业应用。因为独特地结合了电、热、化学和机械属性，能够承受极端温度和其他所需环境，卡普顿聚酰亚胺薄膜已经设定了标准的高性能、长期可靠性和耐久性，可理想地用于光伏产业。三种新的卡普顿PV9100系列聚酰亚胺薄膜，已经引入薄膜光伏市场，在2010年，也包括一些样品，可用于非晶硅（a-Si：amorphous Silicon）模块和铜铟镓硒太阳能光伏产品。