CIGS 薄膜创下太阳能电池效率新世界纪录

CIGS 太阳能电池的效率仍然低于最好的硅或钙钛矿电池，但它们可能已经开始迎头赶上。

CIGS 电池的优点之一是它们可以弯曲以适应其所在的表面，而且效率更高。

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CIGS 太阳能电池的创纪录效率已得到独立验证，这表明这项一度流行但近年来逐渐黯淡的技术仍然有生命力。 

如今，绝大多数光伏系统都是硅基的。然而，硅电池正在接近其最大效率，并且需要相对较高的温度来生产，从而在成本和嵌入能源方面形成了难以低于的底线。更新的钙钛矿技术正在以惊人的速度进步，但人们对钙钛矿电池的寿命仍然存在疑问。

因此，一些研究人员热衷于为替代方法保留选择余地。此外，将不同类型的太阳能电池相互堆叠可以带来单独使用无法实现的效率。尽管自 2000 年代初以来 CIGS 的市场份额有所下降，但这两点都使 CIGS 成为化石燃料替代品的潜在组成部分。

CIGS 中的字母代表铜、铟、镓和硒化物，它们的组合以及银和钠都涂在普通的窗玻璃上。乌普萨拉大学的一个团队创造了一种这样的电池，该电池通过多项创新，包括调整电池不同部分的镓浓度，其性能优于前辈。

这种成分听起来很昂贵——其中一些金属相当昂贵。事实上，它们需要用氟化铷进行处理，在它们后面放置一层钼层，在前面放置一层透明层，但这并不能改善这种情况。

然而，这些类型的细胞被称为“薄膜”并不是无缘无故的。这些金属片非常精细，因此与硅相比，所需的金属数量不应过多。

然而，如果 CIGS 值得使用，它的效率至少需要接近竞争技术。几十年来，太阳能工程师更关心的是降低生产成本而不是提高效率，但太阳能电池现在如此便宜，以至于近年来提高效率已成为优先考虑的事情。 

标准商业电池板的效率在过去十年中增加了一倍多，使得空间有限的屋顶能够产生更多的能源，并缓解了人们对公用事业太阳能将与农业争夺土地的担忧。 

乌普萨拉大学的研究人员在 20 世纪 90 年代保持了 CIGS 效率的记录，但这一壮举几十年来一直被超越。然而，最近他们生产了一种电池，他们自己的测试显示其效率接近 24%。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的独立测试目前得出的值为 23.54%。 

乌普萨拉大学教授 Marika Edoff 在一份声明中表示：“我们自己对这款太阳能电池和最近生产的其他太阳能电池进行的测量均在独立测量的误差范围内。” 

这重新夺回了 CIGS 桂冠，比日本 Solar Frontier 之前创下的纪录高出 0.29%，但仍落后于硅的 27.6% 和钙钛矿的 26.1%。

然而，CIGS 的重要性并不需要超越硅的效率。不同的电池技术最适合捕获到达地球的阳光光谱的不同部分。串联电池顶部有一层擅长捕获蓝色到紫外线，并且对较长波长相对透明，下面的另一层更适合捕获红光。这些电池比任何单层电池都更高效——目前的记录为 33.9%。

“我们的研究表明，CIGS 薄膜技术作为独立太阳能电池是一种具有竞争力的替代方案。该技术还具有可在其他环境中发挥作用的特性，例如串联太阳能电池的底部电池，”Edoff 说。 CIGS 的高可靠性也使其比其他一些候选材料更具优势。

不可避免的是，串联电池每单位面积的成本更高，目前每单位能量的成本也更高。因此，它们仅用于效率比成本重要得多的情况，例如为卫星提供动力。然而，如果多种技术持续改进，串联甚至三联或四联电池可能会变得更加普遍。 

该研究发表在《自然能源》杂志上。