薄膜硅太阳能转化效率达13.6%破纪录 仍有改进空间

一个由日本多家研究机构人员组成的研究小组日前宣称，他们开发出的一种三结薄膜硅太阳能电池获得了13.6%的稳定转化效率，成功打破了此前报道的13.44%的世界纪录。研究人员称，如果进行一些合理化改进，其效率可达14%以上。相关论文发表在《应用物理快报》杂志上。

该研究小组由日本最大的几个研究中心抽调的人员组成，其中包括先进工业科学和技术研究所(aist)、光伏发电技术研究协会(pvtec)、夏普、松下和三菱。

aist研究员佐井田村说，新研究获得了两个重要成果。一是开发出具有先进光捕获能力的薄膜硅太阳能电池;二是在只有4微米厚的微晶吸收层上实现了每平方厘米34.1毫安的光电流密度。

太阳能电池的效率有多种不同类型，通常不同类型效率之间很难进行直接比较。这个研究使用的是稳定的光电转换效率(pce)。

佐井田村指出，太阳能电池只要暴露在光照、湿度、温度等条件下，转换效率就会发生一定程度的衰减，因此大多数太阳能电池都通过“初始”效率来进行评价。如果电池是像晶体硅这样的材料，性能上还相对稳定;而如果涉及无定形硅即非晶硅，情况将完全不同，在经过暴晒后其导电性能会显著衰退，这种特性被称为swe效应。

许多因素都可能导致光诱导降解硅太阳能电池，一种应对措施是在衬底采用蜂窝结构。此前蜂窝状纹理大多用于单结太阳能电池，其仅由一个半导体材料制成，只吸收一个波长的光。而在新研究中，科学家发现这种结构同样可用于多结太阳能电池，这类电池可以吸收多个波长的光，比单结电池具有更优异的陷光性能。为进一步提高效率，他们还对蜂窝纹理进行了精细的控制，并加入了一种蛾眼结构的防反射膜。

为了作出公正的比较，研究人员对暴露在阳光中一段时间的太阳能电池进行测试。结果表明，这种电池的初始效率可达14.5%，稳定效率也有13.6%。

尽管刷新了一项新的纪录，研究人员认为该电池还有很大的改进空间，在提高太阳能电池顶部层的性能，并解决光谱失配问题之后，其稳定效率将有望突破14%。