日前，瑞典乌普萨拉大学太阳能电池研究人员和第一太阳能公司欧洲技术中心合作，在学术期刊《自然—能源》发表成果，将铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池发电量实现了23.64%的效率，创下新纪录。

根据国际能源署的数据，全球太阳能电池的部署量正在迅速增长，2022年太阳能发电量占全球电力超过6%。

太阳能电池最重要的特性是吸收光的能力和将能量输送到电气负载的能力，即减少太阳能在电池内部被转化为热能造成的能量损耗。

目前最好的太阳能模块可以将22%以上的阳光转化为电力，而太阳能电池研究的目标之一，是以合理的生产成本实现30%以上的效率。

CIGS薄膜技术是一种具有竞争力的独立太阳能电池替代品，该技术还具有在其他情况下也能发挥作用的特性，例如串联太阳能电池的底部电池。

CIGS太阳能电池中，吸收阳光的材料以黄铜矿为基础，由铜（Cu）、铟（In）、镓（Ga）和硒（Se）组成（故缩写名为CIGS），并添加了银和钠。

为了提高分离电子的效率，这层材料须经氟化铷处理，然后放置在电池的透明玻璃面板与金属钼背板之间，其中钠和铷这两种碱金属之间的平衡以及CIGS层的组成是转换效率的关键。

因此，研究人员在CIGS层中引入了较高份量的银，并实现了“曲棍球棒”形态的镓分布，其中镓在近背板处浓度较高，在靠近电池缓冲层的浓度较低且稳定。这种元素分布方式减小了横向和深度的带隙波动，降低了开路电压损失，从而实现了转化率23.64%的新纪录。

该文对太阳能电池进行了全面的材料和电学分析，并与此前同类型太阳能电池的纪录进行了比较。

“希望这些分析能为进一步提高电池性能提供基础。对于以高可靠性著称的CIGS技术来说，新纪录意味着它可能为串联太阳能电池等新应用提供可行性替代方案。”负责这项研究的乌普萨拉大学太阳能电池技术教授Marika Edoff称。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41560-024-01472-3

中国科学报