2015年有望实现超过15%的转换效率
有机薄膜太阳能电池的转换效率与无机类相比仍然较低。不过,最近3年左右其转换效率的增长率在太阳能电池的诸多技术中则为最大。比如,2009年的转换效率最高为6%出头,而最近,三菱化学和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)开发出了转换效率超过10%的有机薄膜太阳能电池。
在此次研讨会上,UCLA教授、山形大学合作教授Yang Yang也发表了演讲,他指出:“约1年前有机薄膜太阳能电池的转换效率为8%出头,而现在已经达到约11%。2015年之前有望达到15%”。
8、有机薄膜太阳能电池转换效率达到10.6%,采用住友化学的长波长吸收材料
美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles,以下简称UCLA)教授杨阳(音译)制造的有机薄膜太阳能电池的转换效率达到了10.6%。该消息是为杨阳提供了部分材料的住友化学公布的。而且这一转换率已得到美国国家可再生能源实验室(The National Renewable Energy Laboratory,以下简称NREL)的正式认定。NREL是知名的太阳能电池研究所,也是太阳能电池性能的评价及认证机构。
有机薄膜太阳能电池可实现轻量、薄型及柔性化,作为新一代太阳能电池备受期待。由于可利用印刷法连续制造大面积单元,因此与目前主流的硅类太阳能电池相比,有望降低制造成本。
此次,杨阳教授制造的是串联单元构造的太阳能电池。串联单元构造通过组合吸收波长范围各异的两种光电转换层,可大范围利用太阳光能源,因此与单一单元构造相比,可获得更高的转换效率。不过,吸收波长各异的材料组合及中间层材料不同,性能也会大不相同。此次的10.6%的转换效率是通过组合UCLA的短波长吸收材料、将电损耗降至最小的中间层材料,以及住友化学的高效率长波长吸收材料实现的。
住友化学正在利用原用于显示器及照明用途的高分子有机EL技术推进有机薄膜太阳能电池的开发,全力实现业务化。该公司今后将通过与UCLA的共同研究等,加速开发材料性能,以尽快使有机薄膜太阳能电池的转换效率达到实用水平。最初的应用目标是手机和笔记本电脑等产品的充电器,以及与室内墙壁和透明窗玻璃一体化的产品等,将来计划进一步提高转换效率和耐久性,以设置在普通家庭的房顶或用于工业发电。
9、东大和夏普刷新纪录:量子点型太阳能电池在非聚光时的单元转换效率达到18.7%
东京大学纳米量子信息电子研究机构的负责人兼生产技术研究所教授荒川泰彦以及该机构特聘副教授田边克明,与夏普共同开发出了单元转换效率在非聚光时达到18.7%、双倍聚光时达到19.4%的量子点型太阳能电池。非聚光时18.7%的单元转换效率,“在量子点型太阳能电池中属于业界最高水平”。此前的最高值是俄罗斯科学院(Russian Academy of Sciences)开发团队创造的18.3%。
东京大学和夏普开发的量子点型太阳能电池采用“中间带方式”,即制作出将量子点三维排列的超晶格构造,形成吸收红外光的中间带,以此提高转换效率。根据荒川等人的研发团队在2011年进行的推算,设置4个以上中间带可将理论单元转换效率提高至近80%。
此次采用MOCVD(有机金属化学气相沉积法)在GaAs基板上制成层叠了五层InGaAs/GaAs类量子点层的构造。据介绍,能获得出色单元转换效率主要有以下两个理由:第一,将量子点的尺寸等控制在最佳水平,由此可以防止形成捕获电子从而降低转换效率的能级。第二,优化了在单元表面设置的防反射膜(MgF2/ZnS膜)的设计。
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