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近日，德國柏林亥姆霍茲中心(HZB)的科學家聲稱已經(jīng)研發(fā)出一種鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池，認證效率突破32.5%，創(chuàng)造了新的世界紀錄效率。該紀錄獲得了美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的權(quán)威認證。

NREL 圖表中的新世界紀錄效率

鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池也叫做鈣鈦礦/晶硅疊層電池，是鈣鈦礦電池與傳統(tǒng)硅基太陽能電池技術(shù)的結(jié)合。簡而言之，就是指將鈣鈦礦電池串聯(lián)在晶硅電池表面。

鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池的照片? Johannes Beckedahl/Lea Zimmerman/HZB

疊層技術(shù)是進一步提高效率從而降低光伏發(fā)電成本的有效途徑。鈣鈦礦太陽能電池相比硅太陽能電池，能更有效地利用高能量的紫外和藍綠可見光，而硅太陽能電池可以有效地利用鈣鈦礦材料無法吸收的紅外光，因此，通過疊層方式組合這些高效的單電池，拓寬了吸收光譜，可以突破傳統(tǒng)純硅光伏電池的理論效率極限，進一步提升硅光伏電池的效率。

插圖顯示了串聯(lián)太陽能電池的示意結(jié)構(gòu)，底部電池由硅制成，頂部電池由鈣鈦礦制成。? Eike K?hnen/HZB

記錄競賽

在過去幾年中，各種研究機構(gòu)和公司不斷提高電池效率，尤其是今年，研發(fā)進展可謂是神速。

2021年12月， 柏林亥姆霍茲中心 (HZB)突破了牛津光伏（Oxford PV）于2020年12月創(chuàng)造的29.52%的認證效率，創(chuàng)造了29.80%的新的世界紀錄。

2022年7月，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)和瑞士電子與微技術(shù)中心(CSEM)宣布，合作創(chuàng)造了鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池新的轉(zhuǎn)化效率世界紀錄，突破了30%的里程碑，其效率達到31.3%。與 2021 年的值相比，這是一個顯著的效率飛躍。

如今，憑借 32.5% 的最新認證效率，柏林亥姆霍茲中心 (HZB) 再次刷新了紀錄！

我們對新的電池效率感到非常興奮，因為它表明鈣鈦礦/硅串聯(lián)技術(shù)非常有希望為可持續(xù)能源供應做出貢獻，”Steve Albrecht 教授說。

Steve Albrecht教授在HySPRINT鈣鈦礦實驗室?HZB / M.Setzpfand

HySPRINT鈣鈦礦實驗室

數(shù)次打破世界紀錄， Steve Albrecht教授帶領(lǐng)的HySPRINT創(chuàng)新實驗室團隊功不可沒。光環(huán)加身的HySPRINT鈣鈦礦實驗室是什么樣的呢？今天小編就帶你一探究竟。

該鈣鈦礦太陽能電池研發(fā)線由四個相互獨立的功能區(qū)段連接而成：包括前驅(qū)體合成段，集成了甩膠機的濕法涂布段，鈣鈦礦和金屬電極蒸鍍段，超凈層流保護下的大規(guī)模噴墨打印和狹縫涂布段。每一個功能段均集成于布勞恩惰性氣體手套箱內(nèi)，以保證器件的高性能，以及研發(fā)工藝的高可重復性。

鈣鈦礦和金屬電極蒸鍍段 ? Michael Setzpfand/HZB

噴墨打印和狹縫涂布段

邁向量產(chǎn)之路：鈣鈦礦硅串聯(lián)電池

然而，不得不提的是，這種破紀錄的串聯(lián)電池只有 1 平方厘米的實驗室標準面積，并且部分是用不可擴展的工藝生產(chǎn)的。

因此，為了將串聯(lián)太陽能電池從實驗室規(guī)模轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)，HZB 正在與太陽能組件制造商梅耶博格合作，梅耶博格在硅組件的異質(zhì)結(jié)技術(shù) (HJT) 方面擁有豐富的專業(yè)知識。在此合作框架內(nèi)，基于異質(zhì)結(jié)技術(shù)的可量產(chǎn)硅底電池將與基于鈣鈦礦技術(shù)的頂電池相結(jié)合。

HZB 合作負責人 Bernd Stannowski 表示，此次合作將使用一個新的集群設(shè)施 (KOALA)。該設(shè)施全球獨一無二的，可以在工業(yè)標準大型真空中生產(chǎn)大面積的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池。如下圖所示。該生產(chǎn)線由布勞恩研發(fā)生產(chǎn)，采用的是蒸鍍法工藝。

在 HZB 運營的集群設(shè)施可以生產(chǎn)大面積的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池。? B. Stannowski / HZB

作為惰性氣體系統(tǒng)行業(yè)領(lǐng)導者，布勞恩洞察行業(yè)趨勢，關(guān)注客戶在未來的研發(fā)和生產(chǎn)方面的各種需求，傳遞最前沿、創(chuàng)新的理念，并用于研發(fā)、中試線和工業(yè)生產(chǎn)線中。無論客戶提出何種需求，我們總能夠提出最可靠的方案。

如果您想了解文中研發(fā)實驗室以及生產(chǎn)線詳細配置，敬請聯(lián)系布勞恩！