CEA-INES 開發出效率為 18.95% 的可撓性鈣鈦礦太陽能電池板

CEA-INES 開發出效率為 18.95% 的可撓性鈣鈦礦太陽能電池板

據報導,法國研究人員已成功開發出面積為 11.6 平方厘米可用於室內的光能發電板組件,這是利用鈣鈦礦的礦物光學特性所產製的可撓性光能板,它的發電效率可以大於10平方釐米的目前世界紀錄。

報導指出,法國國家太陽能研究所 (INES) 所屬的法國替代能源和原子能委員會 (CEA) 的一個部門研究人員開發了新的可撓性鈣鈦礦太陽能發電模組。該模組的表面積為11.6平方厘米,最大功率轉換效率為18.95%,在持續且穩定的轉換效率則可以超過18.5%。 INES 表示,可撓性鈣鈦礦光能發電板的性能已經超越目前 10 平方厘米光能電池板的的世界記錄。

目前,鈣鈦礦板的光能發電功率已超越現有矽晶單結(single junctions)結構的25%和矽晶串聯結構(tandem structures)的29%。但是,目前得到的數據是在大約1平方釐米的鈣鈦礦基材的實驗結果。INES的研究人員正在進行更進一步的商業量化研發計畫,他們設計了由聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 所製成的低成本基板,並在機板上設計了可在低溫和間接光源的環境下進行光能轉換電能的可撓性鈣鈦礦太陽能模組,該模組使用了一個非常簡單的五層堆疊結構和電極。

Image: CEA-INES
Image: CEA-INES

可撓性鈣鈦礦太陽能模組以矽基板技術標準做封裝後,模組的穩定性在 85℃ 的濕熱條件下進行了測試。 該實驗以1,000小時做為測試目標,研發團隊確認了在400~800小時的運行區間裡可以得到令人滿意的發電功率穩定性,而這穩定性則是取決於封裝的過程,因此CEA 優化了電池層的堆疊,它們利用三個步驟的雷射工藝,設計更靈活的封裝工藝製程,並搭配高阻氣性材料,使得模組在初始期的功能損失降到最低。

歐洲聯盟成員 Flexbrick (Es) 已經同意將CEA 的模組化設備使用於建築一體化的太陽能 (BIPV) 應用的示範項目中。 這些光能發電板模組將會根據歐洲建築相關標準進行裝設和測試,他們將模組化的設備相互連接,並將光能轉換為高電壓的電能,同時觀察在自然的環境下該系統的能量轉換穩定性。

同時,BIPV項目的合作夥伴德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所 (Fraunhofer ISE)也正在測試將可撓性鈣鈦礦太陽能模組使用於室內環境,目前測試結果也已經證明,可撓性鈣鈦礦太陽能模組在極低光照(500 勒克斯)下它的功率轉換效率仍可以高達 24.5%。

與現行可撓性基板的工藝技術(如 CIGS)不同,法國CEA所開發的可撓性鈣鈦礦太陽能模封裝技術,不需要高工作溫度和繁瑣的製程條件,新製程可以縮短製程時間並以低溫印刷為作業製程,因此生產成本會低很多,這將會對大型光能板在可商業化設備的未來露出令人期待的曙光。