據(jù)新華社報道，美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校等機構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種新型薄膜太陽能電池，其雙層設(shè)計大大提高了光電轉(zhuǎn)換效率，性能創(chuàng)造了同類太陽能電池新紀(jì)錄。這一成果發(fā)表在新一期美國《科學(xué)》雜志上。

加州大學(xué)洛杉磯分校Samueli工程學(xué)院的材料科學(xué)家開發(fā)出一種高效的薄膜太陽能電池，由于其雙層設(shè)計，它可以產(chǎn)生比普通太陽能電池板更多的能量。

該裝置是通過在太陽能電池上噴涂一層薄薄的鈣鈦礦-一種廉價的鉛和碘化合物制成的，這種化合物已被證明能夠非常有效地捕獲來自太陽光的能量。形成器件底層的太陽能電池由銅，銦，鎵和硒化物或CIGS的化合物制成。

該團隊的新電池轉(zhuǎn)換了來自太陽的22.4％的能量，這是鈣鈦礦-CIGS串聯(lián)太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率的記錄。這一性能在美國能源部國家可再生能源實驗室的獨立測試中得到證實。（之前的記錄是由IBM的ThomasJ.Watson研究中心的一個小組于2015年設(shè)定，為10.9％。）加州大學(xué)洛杉磯分校的設(shè)備的效率與目前主導(dǎo)光伏市場的多晶硅太陽能電池的效率相似。

這項研究發(fā)表在今天的“Science”雜志上，由加州大學(xué)洛杉磯分校材料科學(xué)的Carol和LawrenceE.Tannas初級教授YangYang領(lǐng)導(dǎo)。

“通過我們串聯(lián)太陽能電池的設(shè)計，我們在同一設(shè)備區(qū)域從太陽光譜的兩個不同部分吸收能量，”Yang說，“與單獨的CIGS層相比，這增加了從太陽光中產(chǎn)生的能量。”

Yang補充說，在現(xiàn)有的太陽能電池上噴涂鈣鈦礦層的技術(shù)可以很容易且廉價地結(jié)合到現(xiàn)有的太陽能電池制造工藝中。

電池的CIGS基層厚約2微米（或千分之二毫米），吸收太陽光并以18.7％的效率產(chǎn)生能量，但添加1微米厚的鈣鈦礦層可提高其效率-就像在汽車發(fā)動機上添加渦輪增壓器可以改善其性能一樣。這兩層由加州大學(xué)洛杉磯分校研究人員設(shè)計的納米級界面連接在一起；該接口有助于為器件提供更高的電壓，從而增加可輸出的功率。整個組件安裝在厚度約為2毫米的玻璃基板上。

“我們的技術(shù)使現(xiàn)有的CIGS太陽能電池性能比原來的性能提高了近20％，”Yang說。“這意味著能源成本降低了20％。”

他補充說，使用雙層設(shè)計的設(shè)備最終可以實現(xiàn)30％的功率轉(zhuǎn)換效率。這將是研究小組的下一個目標(biāo)。

該研究的主要作者是Yang實驗室的訪問研究員QifengHan，以及最近在加州大學(xué)洛杉磯分校獲得博士學(xué)位的Yao-TsungHsieh和LeiMeng。該研究的其他作者是Yang的研究小組的成員和SolarFrontierCorp.的日本厚木研究中心的研究人員。

這項研究得到了美國國家科學(xué)基金會和空軍科學(xué)研究辦公室的支持。Yang和他的研究小組多年來一直致力于串聯(lián)太陽能電池，他們的成就包括開發(fā)可用于窗戶的透明串聯(lián)太陽能電池。