此类光伏电池实现太阳能转换效率最高纪录

太阳能是近年来最具发展潜力的可再生能源之一。虽然将风力发电机安置在住宅后院并不现实，但在屋顶安装光伏板则切实可行。目前，西班牙一套包含四块太阳能板的系统平均价格约为 4500 欧元，费用涵盖人工及设备成本。不过，这一数据仅供参考，因各家房屋能耗各异，且不同板材的发电能力也有所不同。

太阳能板主要由光伏电池构成，即当光线照射时能产生电势差的半导体薄片（通常为硅）。不过，制造太阳能电池所使用的硅材料种类繁多。其中最受欢迎的是单晶硅，尽管生产成本较高，但其能效往往更高（介于 15% 至 22% 之间）。此外还有多晶硅（价格更亲民）和非晶硅（生产成本更低，但能效显著较低）。

去年，澳大利亚新南威尔士大学在《光伏进展》（Progress in Photovoltaics）杂志上发布了第 66 版“太阳能电池效率表”，其中收录了中国厂商隆基绿能通过背接触异质结（HIBC）晶体硅太阳能电池创造的 27.81% 效率纪录。如今，日本国家先进工业科学技术研究所（AIST）的科学家们为铜镓硒（CuGaSe₂）太阳能电池确立了全新的效率纪录。相比之下，该团队 2024 年的装置效率为 12.25%，而此次研究团队利用铜镓硒太阳能电池，成功将能量转换效率提升至 12.28%。

CuGaSe₂属于硫族黄铜矿类半导体，与铜、铟、镓、硒（CIGS）材料关系密切。其约 1.68 电子伏特（eV）的直接带隙使其能够高效吸收可见光，从而实现高效的太阳能转换。因此，CuGaSe₂被视为未来无铟太阳能电池的首选材料之一。此外，该材料具有良好的缺陷容限，能降低电荷载流子的复合率，即便晶体结构并非完全无缺陷，太阳能电池仍能正常工作。

该研究的主要作者石塚翔吾（Shogo Ishizuka）在接受《pv magazine》采访时表示：“所达到的效率可被视为 1.65 至 1.75 电子伏特范围内，宽禁带硫族化物太阳能电池的最高报告值，特别是在无铟宽禁带黄铜矿或与 CIGS 相关的太阳能电池中。这超过了此前发表在最新一期《光伏进展》第 67 版效率表中列出的 CuGaSe₂-铝电池的先前报告性能。”研究员补充道：“装置的性能已由独立认可测试实验室——AIST 先进能源研究中心光伏计量校准组进行了认证。”

该装置基于 AIST 研究人员于 2024 年开发的旧款电池设计，并在 CuGaSe₂薄膜的后部区域掺入铝元素，从而提升了开路电压、填充因子及电池的整体效率。这款创下世界纪录的太阳能电池采用了 CuGaSe₂吸收层，通过三阶段工艺生长而成：在第一初始阶段供应铝（Al）和氟化铷（RbF），并在第三阶段末尾引入额外的 RbF。新设计旨在通过严格控制吸收层内的铝分布，在不牺牲效率的前提下提高开路电压。

该装置实现了 12.28% 的效率，开路电压为 0.996 伏，短路电流密度为 17.90 毫安/平方厘米，填充因子为 68.8%。相比之下，2024 年的装置效率为 12.25%，开路电压为 0.959 伏，短路电流密度为 17.64 毫安/平方厘米，填充因子为 72.5%。

索比光伏网 https://news.solarbe.com/202603/24/50020361.html