串聯鈣鈦礦與 CIGS，新型薄膜太陽能轉換效率創新高達 24.6%
2018-09-28
繼月初加州大學洛杉磯分校帶來轉換效率達 22.4% 的鈣鈦礦─銅銦鎵硒（CIGS）太陽能電池，近期比利時歐洲跨校際微電子研究中心（IMEC）更進一步、將轉換效率突破至 24.6%，再一次為鈣鈦礦─CIGS 太陽能創下新紀錄。
太陽光電技術日新月異，不少科學家為了讓太陽能轉換效率突破再突破，將兩種不同的太陽能電池組合在一起，讓不同的太陽光電材料可截長補短，發展各自的優勢。其中鈣鈦礦為常見的組合之一，該技術兼具低成本與易製造優點，還可製成薄膜太陽能板，轉換效率更在短短 9 年內提升 6 倍到如今的 22.7%，為各家機構炙手可熱的研究對象。
CIGS 太陽能則是商業化薄膜太陽能電池中轉換效率最高的系統，其成本與使用材料也比傳統矽太陽能更少，兩者結合將可為高效可撓式太陽能與建築整合太陽能提供更多的太陽能板選項。
IMEC 近期成功開發出四端子型（4-terminal）串聯太陽能電池，並表示頂部的鈣鈦礦太陽能板可吸收大部分可見光，底下的 CIGS 電池則可吸收近紅外光，藉由這種一加一大於二的串聯方式，太陽能轉換效率表現遠比單一的鈣鈦礦與 CIGS 電池還要好。
為了提升串聯太陽能轉換效率，IMEC 也是煞費苦心、研究兩種不同的串聯型電池，IMEC 薄膜太陽能研究負責人 Tom Aernouts 表示，團隊分別將最高級的鈣鈦礦與矽晶、CIGS 太陽能結合，最後看好 CIGS 的薄膜太陽能發展前景，決定大力開發鈣鈦礦─CIGS 串聯技術。
團隊採用 EnergyVille 與歐洲薄膜太陽能研究聯盟 Solliance 合作研發的鈣鈦礦、德國巴登符騰堡太陽能和氫能源研究中心（ZSW）面積僅 0.5 平方公分大小的 CIGS 太陽能，並透過添加光學耦合層與最佳化透明電極，提升鈣鈦礦對近紅外光的透光率。
除此之外，科學家也改善鈣鈦礦 1.72eV 寬能隙，進一步提高鈣鈦礦─CIGS 太陽能轉換效率。ZSW 太陽能部門執行長 Michael Powalla 表示，鈣鈦礦太陽能性能提升與 CIGS 高轉換效率都是此次研究背後功臣，尤其 CIGS 太陽能有多種參數可選擇，團隊可最佳化各式排列組合，大幅提升串聯太陽能的轉換效率。
目前科學家已成功打造鈣鈦礦─CIGS 串聯太陽能原型，也有提出雙端子型串聯太陽能解決方案，未來則致力於將轉換效率提升至 30% 以上與打造更大的太陽能模組，盼該技術可助建築整合太陽能系統一臂之力。
Perovskite/CIGS tandem cell with Record Efficiency of 24.6 percent Paves the Way for Flexible Solar Cells and High-Efficiency Building-Integrated PV
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：IMEC）
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