日本转换效率24.2%的多结太阳能电池问世

2016-02-25  来自: 陕西省电源学会 浏览次数:1661
              日本产业技术综合研究所(AIST,简称产综研)2014年6月24日在“AIST光伏发电研究成果报告会2014”上宣布开发出了“Smart   Stack”技术,可粘合由异种半导体构成的太阳能电池的pn层。利用该技术可在Si类和CIGS类太阳能电池上层积III-V族pn结,因此能够以低成本制造高效率的太阳能电池。
     
      开发该技术的是AIST光伏发电工程研究中心的先进多结器件小组。该小组制作了在CIGS类太阳能电池上层叠GaAs和GaInP双结太阳能电池的发电元件,确认可获得24.2%的转换效率。
     
        四结以上的多结太阳能电池由于晶格常数不同等原因,很难利用以往的晶体生长技术制作。因此,该研究小组开始开发不利用晶体生长,而是对分别制作的电池单元进行物理粘合的“Mechanical   Stack”技术。
     
      产综研的Smart Stack技术也属于这样的技术。Smart Stack和Mechanical stack的的不同是,在粘合面以1×1010个/cm2的密度配置直径为50nm的钯颗粒。由此,无需像以前的Mechanical   stack那样对电子束和等离子的贴合面进行表面处理,所需的表面平坦性也由1nm以下大幅放宽到10nm左右。
     
        具体来说,就是利用聚苯乙烯等高分子材料的自组织现象,在底部电池单元上以100nm的间距、基本等间距地配置钯纳米颗粒,然后通过等离子处理去除高分子材料。
     
      接下来,剥离粘贴在这上面的顶部电池单元的基板,利用加重粘接法、即加压粘接的方法与底部电池单元粘合。
     
        此次实际试制了两种太阳能电池。一种是GaInP、GaAs、InGaAsP、InGaAs四结太阳能电池,另一种是GaInP、GaAs、CIGS三结太阳能电池。
     
        四结太阳能电池的底部电池单元是在InP基板上制作的InGaAs、InGaAsP双结太阳能电池,顶部电池单元是在GaAs基板上制作的GaAs、GaInP双结太阳能电池。剥离GaAs基板后,贴合两个电池制作而成。太阳能电池的转换效率在不聚光时为30.4%,电池单元的尺寸约为5mm见方。
     
        三结太阳能电池的底部电池单元是在玻璃基板上制作的CIGS类太阳能电池,顶部电池单元是在GaAs基板上制作的GaAs、GaInP双结太阳能电池。剥离顶部电池单元的GaAs基板后,贴合两个电池制作而成。转换效率为24.2%,据产综研介绍,“(转换效率)在采用这种组合的太阳能电池中为世界值”。
     
      这些技术中,将GaAs基板剥离后可进行再利用。因此,尤其是后者的三结太阳能电池,能在实现高转换效率的同时,把价格降到与低成本CIGS类太阳能电池相同的水平。
     
      产综研表示,今后的课题是“对电池单元尺寸较大情况下的基板剥离技术和加重粘接法进行优化”。(记者:野泽 哲生,《日经电子》) 


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