最近,隆基綠能、蘇州大學、香港理工大學、華能等機構合作在《自然》(Nature)上發表研究稱,他們設計的太陽能電池經美國國家可再生能源實驗室(NREL)認證,光電轉換效率達到近33.9%,再次刷新了太陽能電池的世界紀錄。更重要的是,這不是常用的單結太陽能電池(如硅太陽能電池),而是一種將鈣鈦礦與硅太陽能電池有效結合在一起的雙結疊層太陽能電池。
自1954年美國貝爾實驗室發明第一塊基于硅p-n結的太陽能電池(約6%的能量轉換效率)以來,硅基太陽能電池已經經歷了幾十年的發展。目前硅基太陽能電池仍然是光伏行業的主力,效率已然可以達到27%云開(Kaiyun)以上,但卻正在靠近約29%的理論效率極限。事實上,對于單結光伏器件,無論采用什么材料,在最佳帶隙的情況下,能量轉換效率最高都不能超過33.7%,即半導體中最常用也是最經典的效率極限——肖克利-奎伊瑟極限(Shockley–Queisser limit,簡稱S-Q極限)。
“在以往幾十年,我們總在想通過雙結這樣的結構來突破單結(太陽能電池)的效率極限。但卻一直沒有人從實驗的角度上來證明這件事情,”隆基綠能中央研究院的劉江(這項研究的共同第一作者兼通訊作者)說,在這項研究中,“我們通過鈣鈦礦與硅的疊層,首次從實驗上證明雙結太陽能電池可以超越單結的效率極限。”
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近日,臺灣省中央研究院攜手臺灣成功大學、臺灣清華大學、臺灣明志科技大學頂尖學者組成第三代太陽能電池研發團隊,以2年時間成功開發出光電轉換效率最高達31.5%的下一代鈣鈦礦/晶硅兩端疊層太陽能電池組件。
2025年伊始,南開大學的科研項目就傳來了令人振奮的好消息。“在今年年初,組內實現了超過27%的鈣鈦礦太陽能電池器件效率認證。”南開大學化學學院副院長袁明鑒介紹說,“這是目前鈣鈦礦太陽能電池領域效率的最高值。”
倒置鈣鈦礦電池呈現出 “p - i - n” 的器件結構,其空穴選擇性接觸的 p 層處于本征鈣鈦礦層 i 的底部,而電子傳遞層的 n 層則位于鈣鈦礦層上方。傳統的鹵化物鈣鈦礦電池結構相同,不過順序相反,是 “n - i - p” 布局。在 “n - i - p” 結構里,太陽能電池由電子傳輸層(ETL)一側接受照射;而在 “p - i - n” 結構中,則是通過 HTL 表面進行照射。
近日,清潔能源解決方案提供商Qcell的M10全面積鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池實現了28.6%的功率轉換效率新世界紀錄,該電池可擴大規模進行大規模生產。這項新突破已由弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(ISE)的CalLab驗證。
近日,在阿布扎比可持續發展周(ADSW)上,全球可再生能源和可持續城市發展領域的領軍者馬斯達爾(Masdar)宣布,晶科能源正式成為其全球首個大規模全天候千兆級可再生能源項目——阿聯酋RTC(Round the Clock)項目的首選組件供應商。
推進可再生能源發電開發。集中開發和分散發展并舉,在保護生態、保護耕地,滿足國土空間規劃和生態環境分區管控要求的基礎上,加快風電、光伏發電開發建設。支持縣域清潔能源規模化開發,在具備資源條件的區縣,優先規劃建設集中式風電、光伏基地。充分利用農村地區空間資源,因地制宜發展分布式可再生能源,實施“千家萬戶沐光行動”“千鄉萬村馭風行動”,優先就地開發、就近并網消納。
國家能源局新能源和可再生能源司有關負責人介紹,利用農村零散閑置非耕地建設“馭風行動”項目,有助于實現“電從身邊來”,如果與分布式光伏、生物質發電等多能互補、深度融合,就能夠在農村地區建立清潔能源開發利用新模式,調整農村能源結構。
當前,能源領域正經歷著深刻變革,可再生能源成為推動經濟可持續發展與應對氣候變化的核心力量。其中,光伏產業憑借其清潔、高效、可持續的特性,在全球能源版圖中占據著愈發關鍵的地位,迎來前所未有的發展機遇期。
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