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亥姆霍兹柏林中心同时打破两项CIS薄膜太阳能电池效率记录
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铜基薄膜太阳能电池正接受模拟阳光的检测
©HZB
可再生能源的需求正在逐年逐日增加 - 气候变化以及核能危机促使其快速发展。在光伏市场上，CIS（铜铟硒）薄膜太阳能模块正变得日益重要。为了引出日光产生的电流，需采取半导体插入（通常采用铜的化合物，所谓“铜基化合物”）的方式。亥姆霍兹柏林中心的（HZB）该研究所的“异质材料系统所”现在已收到来自独立的弗赖堡太阳能系统所（ISE）的检测报告，确认他们打破了两个效率记录。这项创新中最独特的地方就是由HZB通过自己开发的环保生产工艺ILGAR而增设了一个所谓的太阳能电池的“缓冲层”。该技术避开了通常会被用到的重金属镉。 对于薄膜太阳能电池模块而言，各种组件都有低成本的生产工艺 - 然而直到最近，这个缓冲层仍是是一个例外。这个部分的标准材料是有毒的硫化镉。HZB开发ILGAR流程（Ion Layer Gas Reaction离子层气相反应）解决了这个问题，从而确保可以用标准化的流程生产出用于薄膜太阳能电池的最高品质的半导体。现在以此工艺生产的硫化铟物或硫化锌/硫化铟缓冲层可以完全取代薄膜太阳能电池中有毒的镉。ILGAR还减免了一种被称作“化学浸泡沉积”的额外过程，这个环节即缓慢还对环境有害。为了做出能破纪录的太阳能电池，HZB科学家沿用了产业界规范使用的光吸收层。在这种情况下产品破了太阳能电池的两个效率水平。采用ILGAR硫化铟缓冲层（In2S3）的Cu（In，Ga）（S，SE）2吸收层实现了16.1％的光电转效率（生产后的直接内部检测达到16.8％）。是负责缓冲层研究的是HZB科学家约翰娜·克拉姆（Johanna Krammer），她掌握了有关ILGAR研究的所有前期结果。而在博世公司，则是加申内克（Jasenek）博士和何格特（F. Hergert）博士提供了榜样式的技术支持。
通过与采用了来自AVANCIS公司的吸收层的光伏电池相比，科研人员们能够自己的模块的转换效率是16.4％。通过与机电工程SINGULUS-Stangl太阳能公司合作，人们一起开发了一套ILGAR在线运行的覆膜机样机。在HZB内部，人们可以做到以每秒10毫米的速度分离In2S3缓冲层。借助AVANCIS吸收层的30X30平方厘米的太阳能电池模块实现了13.7％的效率，这跟采用硫化镉缓冲层的对照模块处于相同的水平。 由克里斯蒂安-赫伯特·菲舍尔（Christian-Herbert Fischer）教授领衔的ILGAR团队曾因他们拥有专利保护的ILGAR生产工艺，作为弗劳恩霍夫协会赞助的德国高科技冠军赛的四位优胜者之一，荣获了2011年6月在美国波士顿的清洁技术大会暨博览会上特别奖。
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