Nature Energy：硅太阳能电池效率创新高

诸平

据Tech Xplore网站2017年3月21日报道，日本钟渊化学工业株式会社光伏与薄膜设备研究所（Photovoltaic & Thin Film Device Research Laboratories, Kaneka Corporation）的研究人员，已经突破了硅基太阳能电池光电转化效率的现有纪录。生产出一种太阳能电池经过试验，光电转化效率达到26.3%，与之前保持的现有纪录相比较提高了0.7%。此项研究成果于2017年3月20日在《自然能源》（Nature Energy）杂志网站发表——Kunta Yoshikawa, Hayato Kawasaki, Wataru Yoshida, Toru Irie, Katsunori Konishi, Kunihiro Nakano, Toshihiko Uto, Daisuke Adachi, Masanori Kanematsu, Hisashi Uzu, Kenji Yamamoto.Silicon heterojunction solar cell with interdigitated back contacts for a photoconversion efficiency over 26%. Nature Energy, 2017, 2, Article number: 17032. Published online: 20 March 2017. doi:10.1038/nenergy.2017.32.研究小组描述他们使用的技术提高了太阳能电池的光电转化效率，并计划进行深入研究向硅基太阳能电池光电转化效率的理论极限值即29.1%冲刺。

面对全球变暖,由于在很大程度上,大多数科学家认为其原因是由于使用燃煤所致，以此，为了遏制全球变暖世界各地都在积极从事清洁替代能源的研究工作。当然, 利用太阳也是开发清洁替代能源的一种，而利用太阳能的可能性关键就是太阳能电池的光电转化效率问题。不幸的是,硅基太阳能电池行业标准仍无法与煤在成本方面进行抗衡，太阳能电池不仅转换效率低，而且其成本相对较高。而工程师们希望克服这个问题的一种方法就是使单个太阳能电池能够产生更多的能量,即提高太阳能电池的光电转化效率,这意味着用户可以少买一些太阳能电池面板，以满足他们的能量需求。按照在这个新方向努力的结果,日本钟渊化学工业株式会社光伏与薄膜设备研究所的研究团队，已经找到了提高太阳能生产过程的几个部分一种方法。

为了制造出他们的太阳能电池,研究人员开始使用晶体硅盘,其厚度比标准电池更薄，达到165 μm。其表面被蚀刻以减少光的反射。接下来,双方都涂上一层非晶硅以减少电荷载体的损失。通过使用本公司专有的异质结技术和互相交叉电极可以使太阳能电池的光电转化效率进一步提高。研究人员还将电极栅从太阳能电池的前面移动到其背面,让阳光进入太阳能电池的数量增加，同时实现光损失最小化。

通过德国弗莱堡太阳能系统弗劳恩霍费尔夫研究所（Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems in Freiburg）的新记录精度度测量，证实了日本钟渊化学工业株式会社光伏与薄膜设备研究所的研究团队的研究结果是准确无误的。然而,目前尚不清楚此项技术即使导致更加有效的产品，但究竟何时才会投放市场，提供给消费者。不过该研究小组已经宣布其意图，将会继续努力以便进一步提高其光电转化效率。

更多信息请浏览原文：http://www.nature.com/articles/nenergy201732

Abstract

Improving the photoconversion efficiency of silicon solar cells is crucial to further the deployment of renewable electricity. Essential device properties such as lifetime, series resistance and optical properties must be improved simultaneously to reduce recombination, resistive and optical losses. Here, we use industrially compatible processes to fabricate large-area silicon solar cells combining interdigitated back contacts and an amorphous silicon/crystalline silicon heterojunction. The photoconversion efficiency is over 26% with a 180.4 cm² designated area, which is an improvement of 2.7% relativeto the previous record efficiency of 25.6%. The cell was analysed to characterize lifetime, quantum efficiency, and series resistance, which are essential elements for conversion efficiency. Finally, a loss analysis pinpoints a path to approach the theoretical conversion efficiency limit of Si solar cells, 29.1%.