从实验走向实际！KIT生产出最小损失的钙钛矿光伏组件 可实现18%的转换效率

 从电池到模块而不损失效率：这是钙钛矿太阳能电池的主要挑战之一。卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员目前已成功生产出具有最小程度损失的钙钛矿型太阳能组件。为此，他们将基于激光的串联互连与太阳能电池所有层的真空处理结合起来。他们在4平方厘米的面积上实现了18%的效率，这是真空处理钙钛矿太阳能组件的世界纪录。



在光电技术中，钙钛矿型半导体由于其低成本、易制备以及在效率方面的巨大潜力而被认为是特别有前途的材料。钙钛矿型太阳能电池在过去十年中以独特的方式发展。实验室生产的样品已经达到25%以上的效率水平。效率是被照射的光能有多少转化为电能的指标。现在的任务是采取下一步行动，将钙钛矿光电材料从实验室转移到工业领域。



KIT光技术研究所（LTI）真空沉积钙钛矿型太阳能电池开发负责人Tobias Abzieher博士说：“一个关键的挑战是将在几平方毫米面积上达到的效率水平转移到几百平方厘米的典型太阳能组件表面。”。钙钛矿太阳能电池是一种薄膜太阳能电池，通过所谓的单片串联互连组装成大面积的太阳能组件。为此，在每个单独层的沉积期间，结构线被引入太阳能电池中，所述结构线将所产生的太阳能电池条串联地互连。



太阳能电池层的真空气相沉积



由于规模扩大，钙钛矿型太阳能电池组件迄今为止已遭受重大的效率损失。一方面，沉积单个太阳能电池层的难度随着其表面积的增加而增加；另一方面，串联互连在有源太阳能电池条之间产生所谓的死区。这些区域对于以后的发电是无用的，但是对于串联互联是必不可少的。KIT团队现在已经成功地将这两种损耗机制的影响降至最低，方法是在真空中对太阳能组件的所有层采用气相沉积工艺。“在生产高效太阳能组件方面，真空沉积的主要优点是工艺的可控性好，工艺参数数量有限，尤其是沉积机理独立于待涂层表面的事实。”Abzieher解释道。



研究人员将这一创新工艺与高精度结构结合起来，并通过激光刻线（单片串联互连）实现串联互连。这是首次在几乎没有损失的情况下生产出大面积钙钛矿型太阳能电池组件，这是该技术从实验室向工业转移的重要一步。



由于真空处理和激光烧蚀的结合，LTI研究人员在50平方厘米以上的组件面积上达到了16.6%的效率水平，在4平方厘米的组件面积上甚至达到了18%——这是真空处理钙钛矿太阳能组件的世界纪录。科学家们在今年的材料研究学会（MRS）春季会议上公布了他们的研究结果，尽管组件面积增加了500多倍，但我们观察到几乎没有效率损失。设计高精度激光互连的LTI公司的David Ritzer解释道，通过他们的方法，KIT团队成功地将钙钛矿型太阳能组件的结垢损失降低到了业界已经建立的光伏技术（如碲化镉（CdTe）或铜铟镓二硒化物（CIGS））的水平。



目标：较大表面的效率水平超过20%



研究人员未来的活动将集中在优化实际的太阳能电池层堆栈以及进一步减少死区的大小。如果我们能够充分利用这项技术的潜力，那么在更大的表面上生产效率水平显著超过20%的钙钛矿型太阳能组件是近期可以实现的目标。



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来源：贤集网
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