導(dǎo)讀：中國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新的鋅黃銅礦太陽(yáng)能電池，他們說(shuō)可以適用于室內(nèi)或室外應(yīng)用。雙面太陽(yáng)能電池的正面效率達(dá)到了9.3%，背面也達(dá)到了9.0%。

Kesterite是目前最有前途的新興全無(wú)機(jī)薄膜光伏技術(shù)，基于關(guān)鍵的無(wú)原材料和可持續(xù)解決方案。圖片：DidierDescouens

Kesterite是下一代薄膜太陽(yáng)能電池最有前途的吸光材料之一。然而，到目前為止，它僅在研究層面發(fā)現(xiàn)了有限的應(yīng)用，效率一直在10%左右徘徊。

黃銅礦由豐富的元素組成，最常見(jiàn)的是銅、錫、鋅和硒。與已經(jīng)占光伏制造一小部分份額的銅銦鎵硒(CIGS)化合物不同，所有這些材料都擁有完善的供應(yīng)鏈，可以吸收太陽(yáng)能行業(yè)的一些額外需求而不會(huì)出現(xiàn)重大問(wèn)題。

考慮到這一點(diǎn)，中國(guó)福州大學(xué)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種柔性雙面黃銅礦(CZTSSe)光伏器件，據(jù)稱(chēng)該器件適用于室內(nèi)外空間光伏應(yīng)用。

鋅黃銅晶胞具有對(duì)稱(chēng)構(gòu)型，兩側(cè)具有相同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。前后電池堆都沉積在鉬(Mo)箔上。每個(gè)電池的有源面積為0.21cm2，由二硒化鉬(MoSe2)制成的電極、CZTSSe層、硫化鎘(CdS)緩沖層、氧化鋅(ZnO)層、透明導(dǎo)電涂層構(gòu)成氧化銦錫(ITO)和銀(Ag)。

為了降低制造成本，研究小組決定通過(guò)循環(huán)旋涂方法在箔的兩側(cè)沉積相同的層。旋涂和退火過(guò)程通過(guò)在正面和背面交替重復(fù)九次，以獲得雙面預(yù)制CZTSSe薄膜。CdS層通過(guò)化學(xué)浴沉積(CBD)方法沉積。制造過(guò)程還包括硒化處理和真空濺射和蒸發(fā)方法。

雙面太陽(yáng)能電池的正面效率為9.3%，開(kāi)路電壓為436mV，短路電流為33.76mA/cm2，填充因子為63.2%。至于背面，電池達(dá)到了9.0%的功率轉(zhuǎn)換效率，434mV的開(kāi)路電壓，33.7mA/cm2的短路電流，以及61.7%的填充因子。研究人員表示：“在1.5–18.5mW/cm2強(qiáng)度的弱LED燈照明下，這些設(shè)備還表現(xiàn)出6–8.8%的良好性能。”

將未封裝的電池放入老化箱中，在標(biāo)準(zhǔn)“一個(gè)太陽(yáng)”強(qiáng)度的連續(xù)光照下幾天，每天測(cè)試一次。經(jīng)過(guò)14天的測(cè)試，該設(shè)備的性能比其初始性能下降了不到5%。

據(jù)其創(chuàng)造者稱(chēng)，這種雙面光伏設(shè)備可以在不影響其功率轉(zhuǎn)換效率的情況下彎曲和拉伸。兩個(gè)電池能夠在不同的照度下獨(dú)立工作，并通過(guò)并聯(lián)電路共同輸出電流?？茖W(xué)家們總結(jié)道：雙面器件可以直接利用全向光，并通過(guò)基板旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性變化的電流。雙面柔性CZTSSe太陽(yáng)能電池的研究為室內(nèi)裝飾集成光伏提供了新的前景。

該裝置在論文《NovelsymmetricalbifacialflexibleCZTSSethinfilmsolarcellsforindoorphotovoltaicapplications》中有所描述，該論文發(fā)表在NatureCommunications上。