《Fraunhofer ISE展示了效率为33.3%的两端GaInP / GaAs / Si太阳能电池》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2018-04-08
  • 硅太阳能电池目前在光伏市场中占有90%的份额,但它们接近理论效率极限。硅单结太阳能电池的效率固有地限制在29.4%,实际上限制在27%左右。在多结器件中,通过将硅与高带隙材料(如III-V族化合物半导体)相结合,可以克服此限制。然而,与这些材料结合的挑战阻碍了高效III-V / Si太阳能电池的发展。

    Fraunhofer ISE通过使用直接晶圆键合的微电子制造工艺来转移1.9μm厚的III-V层(其已经外延沉积在砷化镓(GaAs)衬底上),实现了基于硅的多结太阳能电池的高转换效率,到硅太阳能电池上。

    Fraunhofer ISE和行业合作伙伴EVG已于2016年11月展示了30.2%的效率,并于2017年3月将其提升至31.3%。他们现在再次改善了硅片的光吸收和电荷分离,创造了33.3%的记录效率。

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    • 编译者:Lightfeng
    • 发布时间:2021-05-06
    • 德国弗赖堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE再次创下新记录,其基于硅的III-V族单片三结太阳能电池的转换效率达到了35.9%。 新的单片三结太阳能电池,特别是III-V // Si串联太阳能电池,在地面AM1.5g光谱下测得转换效率为35.9%,创造了新的世界纪录,这证明了硅基串联光伏的潜力。 新的太阳能电池由III-V半导体层构成的,该层在原子级别上连接到了硅子电池,从外观上看,该电池类似于传统的双端太阳能电池,但其效率与NREL、CSEM和EPFL在2017年联合发布的具有机械堆叠结构的最佳四端太阳能电池相同。并且顶部子电池发出红色光,这表明材料质量出色,电池的纳米结构背面闪烁着彩虹色。 弗劳恩霍夫ISE III-V光伏与集中器技术系的博士生Patrick Schygulla指出:“在中间电池中使用新型化合物半导体(GaInAsP)是我们成功实现更高效率值的关键一步。新材料使我们能够进一步改善电荷载流子的寿命,从而获得更高的电池电压很高兴看到我们的材料开发成功地促进了III-V // Si三结太阳能电池的改进。” 新型高效III-V // Si串联电池可能会被用于电力驱动的飞机和无人机,其中单位面积的发电量起着重要作用。如今,新电池的生产成本仍高于传统的单结晶体硅太阳能电池,这是由于III-V层的复杂外延步骤以及制造电池还需要许多其他复杂的半导体工艺。 Fraunhofer ISE的研究人员正在努力工作,以降低生产成本,从而促进光伏市场的发展。 Fraunhofer ISE教授安德烈亚斯·贝特(Andreas Bett)说:“在硅上结合III-V半导体材料是我们追求串联结构的方法之一,目的是实现更高太阳能电池效率。使用文章里介绍的太阳能电池类型制造光伏组件,还需要几年的时间才能上市。但是,在光伏快速发展的背景下,这是一条非常重要并具有前瞻性的道路,这对于可持续能源发展是必不可少的。”
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    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:Lightfeng
    • 发布时间:2021-05-09
    • 在4月27日,德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(FraunhoferISE)正式成立了新的高效太阳能电池中心,该中心由德国联邦教育与研究部(BMBF)和巴登-符腾堡州(Baden-Württemberg)共同资助。 德国巴登-符腾堡州州长WinfriedKretschmann表示:“在巴登-符腾堡州,我们为环境气候设定了许多政策和目标,太阳能起着核心作用。我们在巴登-符腾堡州拥有全球最重要的太阳能研究所之一,已40多年的历史了。因此,我很高兴我们再次能够通过高效太阳能电池中心大力推动尖端光伏技术研究。” 新的高效太阳能电池中心拥有1000平方米的实验室空间和完备的实验室基础设施,该中心研究重点在于将硅和III-V两种材料,适当地组合以制造出高品质的太阳能电池。高效的串联光伏电池,被认为是未来最有前途的光伏技术之一。 研究所所长安德烈亚斯·贝特(Andreas Bett)教授说:“新的实验室大楼将使我们能够继续开发新型太阳能电池,为德国和欧洲光伏行业做出贡献,不断创新以提高光伏行业的工艺和技术。” 在最近的几十年中,光伏技术经历了飞速的发展,其成本降低了90%以上,模块效率也有所提高,如今已达到20%。但是,这项技术的潜力还远远没有被开发出来。FraunhoferISE的研究人员正在努力使用串联方法进一步提高效率。在串联太阳能电池中,几种具有不同吸收特性的半导体材料彼此堆叠,以便更有效地利用太阳光谱转换能量。串联光伏使单位面积的能量产量更高,潜在地节省了太阳能电池和组件所需要的材料,从而使光伏更加环保。 Fraunhofer ISE是欧洲最大的太阳能研究所,拥有1200多名员工,其中将近一半从事光伏研究。另一半专注于研究与能源转换相关的能源系统和技术。该研究所拥有大量光伏方面太阳能电池技术的效率记录:包括双面接触硅太阳能电池效率达到26.0%,硅上串联电池则达到35.9%。另外,在阳光集中的情况下,四结太阳能电池也取得了46%的记录。 弗莱堡大学工程学院光伏研究部主任兼教授Stefan Glunz说:“我们团队还为在光伏生产技术方面的贡献感到特别自豪,例如激光或TOPCon技术,这些研究进展为工业太阳能电池的生产提供了动力。现在我们将拥有的新实验室大楼、新的无尘室及其先进的基础设施,我们相信在未来可以取得更好的成绩。”