韩国研究团队成功研发高效双面CuInSe₂薄膜太阳能电池
2025-07-22 10:06
来源:大邱庆北科学技术研究院
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近日,由大邱庆北科学技术研究院能源与环境技术部(同时隶属于跨学科工程部)的Daehwan Kim和Shijoon Sung领导的研究团队取得重要成果,成功在透明电极基板上实现由铜(Cu)、铟(In)和硒(Se)组成的CuInSe₂薄膜太阳能电池,并开发出可从正面和背面接收阳光发电的“双面太阳能电池技术”。该研究成果发表在《先进能源材料》杂志上。

工艺流程图:a) CIGS 的标准三阶段共蒸发工艺;b) 低 Ga 掺杂 CISe 和 ACISe 的改进三阶段共蒸发工艺。c) 不含 Ag 的双面 CISe 超导体结构示意图;d) 含 Ag 合金的双面 CISe 超导体结构示意图。图片来源:Advanced Energy Materials (2025)

近年来,双面太阳能电池因能同时吸收正背面光线、在相同面积内产生更多电能而备受关注,但实现这种电池需使用透明电极基板,而传统薄膜太阳能电池制造需高温,在耐热性较低的透明电极上制造时难以获得良好性能。

韩国科学技术研究院(DGIST)首席研究员Kim和Sung成功开发出可在低于420°C温度下工作的复合薄膜太阳能电池技术,且具有窄带隙。在形成CuInSe₂化合物过程中引入银(Ag),实现较低温度下高质量化合物沉积。此外,通过在CuInSe₂层底部引入镓(Ga)梯度以及改善电荷传输和复合特性,提高了器件效率,提升了基于透明基板的双面CuInSe₂薄膜太阳能电池的性能。

最终,该团队研发的窄带薄膜太阳能电池在透明基板上实现了全球最佳性能之一,正面效率高达15.3%,背面效率高达8.44%,双面发电密度(BPGD)高达23.1 mW/cm²。

该技术可在低温下制造,简化了生产流程,未来将广泛应用于建筑一体化太阳能发电、农业太阳能发电以及高效串联太阳能电池。Kim和Sung表示,这项研究为提高基于透明基板的薄膜太阳能电池的效率提供了新可能性,将进一步拓展其应用范围。

据悉,大邱庆北科学技术研究院能源与环境技术部(也隶属于跨学科工程部)的Kim和Sung作为通讯作者参与研究,跨学科工程部博士生Ali Amanat和能源与环境技术部专职研究员Donghwan Jeon是第一作者。

更多信息:Amanat Ali 等人, 《ITO 基 高效双面窄带隙 Ag‐CuInSe 2太阳能电池》, 《先进能源材料》(2025 年)

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