据外媒报道，日本东芝公司（Toshiba Corporation）的研究人员开发了一种高效、成本低和可靠性高的串联太阳能电池，并取得重大进展。通过在标准硅电池组件上分层放置透明太阳能电池组件，可以提高太阳能电池板的输出。


基于以前的研究成果，研究人员报告了一种透明Cu2O太阳能电池，转换效率（PCE）为9.5%，这是迄今Cu2O电池达到的最高水平，有望实现大规模生产。预计新电池将推动无需插电式充电的电动汽车的发展，并促进其他移动应用，如高空平台站、同温层电信平台。


东芝致力于利用其技术推进碳中和进程，包括开发高效、可靠的低成本串联太阳能电池。这些太阳能电池可以安装在空间有限的车辆和火车上。

串联电池将太阳能电池组件置于标准硅电池组件之上。这些电池组件可产生不同波长的电能，从而提高有效输出，并有望大幅提高太阳能模块的效率。除了透明Cu2O电池，其他两种串联电池技术也在探讨之中，包括使用砷化镓（GaA）等III-V材料进行制造；以及钙钛矿晶体薄膜。前者的生产成本是单个硅电池成本的数百至数千倍，严重影响应用。后者无法提供必要的可靠性和有保证的输出，使硅电池实现20年以上的寿命。


东芝重点关注透明Cu2O电池的优势，如利用天然储量丰富的制造材料，可以降低成本；这是一种坚硬、耐用、防潮的材料，可以实现可靠性；并且具有透光性能，可为高水平发电效率开辟道路。


在日本新能源和产业技术开发组织（NEDO）支持的一个研究项目中，东芝的研究人员已将Cu2O电池的PCE提高到9.5%，比去年报告的8.4%足足提高了1.1%。这是通过放大电池和抑制Cu2O生成层边缘的载流子复合（这会降低生成效率）来实现的。

东芝公司研发中心的研究员、研究团队负责人Kazushige Yamamoto表示：“研究人员发现，较大的电池尺寸可以有效抑制光载体复合。将发电面积从以前的3x3mm2增加到10x3mm2，可以使电池边缘的复合相对减少，由此产生的光电流提升将PCE推高至9.5%。”


据东芝评估，将新的Cu2O太阳能电池组件置于25%的PCE硅电池组件之上，可以使Cu2O-Si串联电池实现28.5%的PCE，明显超过了26.7%。这是所有标准硅电池报告中的最高PCE，接近所有GaA电池报告的最高PCE（29.1%）。

据NEDO测试标准，东芝发现，目前的Cu2O-Si串联电池单次充电，可以为电动汽车提供37km的动力，随着太阳能电池进一步接近理论最高效率（42.3%），预计可将续航里程提高到接近55km，同时也将减少长途旅行的充电频率。

东芝的目标是打造一种实用的Cu2O-Si串联电池，其中Cu2O电池组件的PCE为10%，整体PCE达到30%，新电池记录了实现这一目标的坚实进展。该公司着眼于大规模生产，致力于扩大电池尺寸，并已制备发电面积为40mm2、PCE约为8%的原型。由于层体不均匀，较大的电池可能出现效率。东芝将继续改进薄膜沉积技术，以在更大的面积上实现均匀沉积。


为了在2025财年投入应用，东芝将与东芝能源系统与解决方案公司（Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation）合作，开发与当今主流硅太阳能电池尺寸相同的串联电池制造技术。该公司还将开发生产四端子Cu2O-Si串联太阳能电池的技术，以用于电动汽车和其他移动设备。

原标题： 新突破！东芝透明CU2O太阳能电池的转换效率提升至9.5%