北京
這項新效率是在面積為 1.081 cm2 的太陽能電池上實現的。
在太陽能物理中，尺寸至關重要。德國科學家在一塊比郵票還大的材料上產生了破紀錄的電力，或許剛剛開啟了下一代清潔能源的大門。
柏林亥姆霍茲研究中心（HZB）和柏林洪堡大學的一個研究團隊創造了經過認證的新紀錄。這塊定制疊層太陽能電池將 25.5% 的太陽光轉化為電能，打破了自己去年創下的 24.6% 的紀錄。
太陽能技術再獲突破
這一勝利的關鍵在于器件的尺寸。這塊電池的面積為 1.081 cm2。
雖然聽起來很小，但跨越 1 cm2 的門檻在太陽能領域卻是一道巨大的障礙。事實上，標準的行業圖表，如 NREL 表格，列出的微觀電池面積可小至 0.001 cm2。
然而，享譽全球的權威《太陽能電池效率表》（俗稱“綠色表格”）卻十分嚴格。除非某項技術在大于 1 cm2 的面積上得到驗證，否則該表格拒絕收錄。跨越這條線后，柏林團隊從實驗室的理論巧計，一舉躍入了可規模化光伏技術的權威名錄。
疊層太陽能電池不是使用單一材料，而是像三明治一樣將兩種不同材料上下堆疊。
為了實現這一里程碑，該團隊堆疊了兩種不同的薄膜材料。底層采用銅、銦、鎵、硒（CIGS），頂層則覆蓋了鈣鈦礦——一種高度可調的晶體結構。每種材料都被調諧以捕獲太陽光譜中不同部分的光。
頂部的鈣鈦礦層捕獲高能藍光并將其高效轉化為電能。其余的光則直接穿過，到達底部的 CIGS 層，后者負責捕獲能量較低的紅光和紅外光。
提升效率
這需要極高的工程精度。吉列爾莫·法里亞斯·巴蘇爾托博士對 CIGS 底層進行了調節，改變其帶隙，以更有效地捕獲光線。
“為了在歐洲 SOLMATES 項目框架內超越我們之前的里程碑，我們采用了不同帶隙（即 1.05 eV 和 1.1 eV）的 CIGSe 底電池，以及兩種厚度不同但特性相似的鋁摻雜氧化鋅。”巴蘇爾托解釋道。
同時，化學家張武愛系統篩選了原子涂層，以防止內部界面漏電。張武愛甚至將“巴克球”（富勒烯）以精確的蒸發速率沉積在一層僅 1 納米厚的微觀鈍化層上，以理順電流。這一做法奏效了。
這項技術能走出實驗室嗎？團隊已經在證明這是可行的。
通過與柏林應用科學大學（HTW）合作，研究人員成功將完全相同的材料堆疊放大到 2.25 cm2 的微型組件中，并保留了高達 19.7% 的效率。
科學家們相信這僅僅是一個開始。據法里亞斯-巴蘇爾托稱，對改進結構的內部測試已經達到了 27.5% 的高效率。其物理原理表明，30% 的大關也完全觸手可及。
“我們當前電池結構中所蘊含的物理原理表明，25.5% 僅是一塊墊腳石，因為我們對類似結構的內部測試已經達到了 27.5% 的效率。”這位研究者指出。
這種薄膜 CIGS 和鈣鈦礦材料輕質且柔韌。這種獨特的組合使疊層太陽能電池能夠應用于曲面、集成到建筑窗戶中，或安裝在標準剛性面板難以使用的車輛頂部。
該研究成果已發表于《焦耳》期刊。
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