今天的太陽能電池組件主要由硅制成，進一步提高效率的可能性已被廣泛利用。但自2008年以來，"金屬鹵化物過氧化物"這一材料類別已成為研究的重點：這些半導體化合物能很好地將太陽光轉化為電能，而且仍有很大的改進空間。特別是，它們可以與硅太陽能電池結合成串聯太陽能電池，更有效地利用太陽光。

 

HZB幾個小組自2015年以來一直在密集地研究過氧化物半導體和硅技術，以及將兩者結合成創新的串聯太陽能電池。2020年1月，HZB已經實現了過氧化物硅串聯太陽能電池的29.15%的記錄，并在《科學》雜志上發表了這項工作。然后，在2020年圣誕節前，牛津光伏公司能夠宣布29.52%的認證效率。從那時起，創造新紀錄的激動人心的競賽一直在進行。在HZB的HySPRINT實驗室從事過氧化物薄膜研究的Steve Albrecht解釋說："30%的效率就像是這種迷人的新技術的一個心理門檻，它可能在不久的將來徹底改變光伏產業。"硅技術組組長Bernd Stannowski補充說。"我想特別強調HZB的不同小組和研究所之間的良好合作。這就是為什么我們能夠完全在HZB開發這些新的串聯太陽能電池并再次獲得世界紀錄的原因。"

 

過氧化物硅串聯電池是基于兩項創新。一個納米紋理的正面（左）和一個帶有電介質反射器的背面（右）。

 

 

最近的研發重點是硅異質結底部電池的光學改進。增加了一個納米紋理的正面和一個電介質的背面反射器。現在得到了弗勞恩霍夫ISE CalLab的正式確認。新型過氧化物硅串聯太陽能電池獲得了獨立認證，效率拿下了29.80%的世界紀錄。

 

在這項新工作中，Philipp Tockhorn博士（Albrecht小組）和博士生Johannes Sutter（Becker小組）研究了不同界面的納米結構如何影響串聯太陽能電池的性能，串聯太陽能電池由硅太陽能電池上的過氧化物太陽能電池組成。首先，他們用計算機模擬計算了有和沒有納米結構的不同幾何形狀的過氧化物和硅子電池的光電流密度。然后他們生產了具有不同紋理的過氧化物硅串聯太陽能電池。即使是一側的納米紋理也能改善光的吸收，與平坦的參照物相比，能夠實現更高的光電流。而納米紋理還讓串聯太陽能電池的電子質量略有改善，并使過氧化物層的成膜效果更好。

 

研究團隊對串聯太陽能電池的背面也進行了改進，該電池旨在將紅外光反射到硅吸收器中。通過使用電介質反射器，能夠更有效地利用這部分太陽光，從而產生更高的光電流。

 

這些結果為進一步改進鋪平了道路。模擬結果表明，通過對兩側的吸收層進行納米結構化，可以進一步提高性能。研究人員相信，很快就可以實現遠超過30%的效率。

 

比賽依然正在進行。