电池效率最高的电池“金属贯式背电极太阳电池”
来源：宝鄂实业
2019-04-08 10:21
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据台湾媒体报道，“经济部能源局”昨天公布由工研院研发的“金属贯式背电极太阳电池”，将多晶硅太阳能电池效率推到17.2%，挤入全球第四名。
工研院绿能与环境研究所副所长陈秋麟表示，过去传统的多晶矽太阳能电池电极是做在太阳能板的正面，正面会看到一条一条的金属线，不够美观，而且会影响太阳的照光面积，使传统电池效能约只有16%左右。
但现在工研院突破技术，将正面电池藉由钻孔引导至太阳能板的背面，让电池受光面积增加，不但增加电池发电效率，更可将一般传统太阳电池原本2%至3%的模块封装效率损失降低至1%以下。
陈秋麟表示，目前全球只有5家公司拥有这种“金属贯穿式背电极太阳电池”的技术，而工研院所开发出的效率则达17.2%，已经成为全球第4名。
受电子转移限制
Bai和Bazant的分析表明，电解质中固体和液体-离子迁移的传输步骤以及称为极化子的“准粒子”的扩散都非常快，因此不会限制电池性能。“我们证明它实际上是电子，而不是离子，在固-固界面转移，”Bai说，这决定了速率。
Bazant说，尽管对磷酸铁锂进行了大量研究，但研究人员并未怀疑该材料的电化学反应可能受到两种固体之间电子转移的限制。“对于这种材料来说，这是一个全新的画面;它不是以前曾经提到过的东西，”他说。
Bazant说，虽然用碳或石墨烯薄层涂覆电极表面可以提高性能，但是没有微观和定量的理解为什么会产生差异。他说，新发现将有助于解释科学文献中一些明显相互矛盾的结果。
意外的反应速度低
例如，用于预测这些材料性能的经典方程表明反应速率的对数应随着电压的增加而线性变化-但实验表明存在非线性响应，在高压下锂的吸收变平。差异很大，Bazant说：“我们发现反应速度远远低于预期。”
Bai表示，新的分析意味着要进一步改进这项技术，重点应放在固体界面上“如何设计表面”。
Bazant补充说，新的理解可能会产生远远超出电极设计的影响，因为团队发现的基本过程适用于电化学过程，包括电沉积，腐蚀和燃料电池。“这对基础科学来说也很重要，”他说，因为这个过程无处不在，而且知之甚少。
BV方程式纯粹是经验性的，“并没有告诉你任何关于微观上发生了什么的事情，”Bazant说。相比之下，Marcus-Hush-Chidsey方程-加州理工学院的RudolphMarcus被授予1992年诺贝尔化学奖-是基于对原子级活动的精确理解。因此，Bazant认为，新的分析不仅可以导致新的实际解决方案，而且可以更深入地理解潜在的机制。
斯坦福大学化学副教授克里斯托弗·奇德西(ChristopherChidsey)没有参与这项工作，他表示这项研究“似乎在理论上都是有根据的，而且在实验上具有创造性。”他表示，确定这些反应速率“对于汽车，卡车和公共汽车的牵引电池等高功率应用来说都是非常基础和直接的实际利益。”
工研院绿能与环境研究所副所长陈秋麟表示，过去传统的多晶矽太阳能电池电极是做在太阳能板的正面，正面会看到一条一条的金属线，不够美观，而且会影响太阳的照光面积，使传统电池效能约只有16%左右。
但现在工研院突破技术，将正面电池藉由钻孔引导至太阳能板的背面，让电池受光面积增加，不但增加电池发电效率，更可将一般传统太阳电池原本2%至3%的模块封装效率损失降低至1%以下。
陈秋麟表示，目前全球只有5家公司拥有这种“金属贯穿式背电极太阳电池”的技术，而工研院所开发出的效率则达17.2%，已经成为全球第4名。
受电子转移限制
Bai和Bazant的分析表明，电解质中固体和液体-离子迁移的传输步骤以及称为极化子的“准粒子”的扩散都非常快，因此不会限制电池性能。“我们证明它实际上是电子，而不是离子，在固-固界面转移，”Bai说，这决定了速率。
Bazant说，尽管对磷酸铁锂进行了大量研究，但研究人员并未怀疑该材料的电化学反应可能受到两种固体之间电子转移的限制。“对于这种材料来说，这是一个全新的画面;它不是以前曾经提到过的东西，”他说。
Bazant说，虽然用碳或石墨烯薄层涂覆电极表面可以提高性能，但是没有微观和定量的理解为什么会产生差异。他说，新发现将有助于解释科学文献中一些明显相互矛盾的结果。
意外的反应速度低
例如，用于预测这些材料性能的经典方程表明反应速率的对数应随着电压的增加而线性变化-但实验表明存在非线性响应，在高压下锂的吸收变平。差异很大，Bazant说：“我们发现反应速度远远低于预期。”
Bai表示，新的分析意味着要进一步改进这项技术，重点应放在固体界面上“如何设计表面”。
Bazant补充说，新的理解可能会产生远远超出电极设计的影响，因为团队发现的基本过程适用于电化学过程，包括电沉积，腐蚀和燃料电池。“这对基础科学来说也很重要，”他说，因为这个过程无处不在，而且知之甚少。
BV方程式纯粹是经验性的，“并没有告诉你任何关于微观上发生了什么的事情，”Bazant说。相比之下，Marcus-Hush-Chidsey方程-加州理工学院的RudolphMarcus被授予1992年诺贝尔化学奖-是基于对原子级活动的精确理解。因此，Bazant认为，新的分析不仅可以导致新的实际解决方案，而且可以更深入地理解潜在的机制。
斯坦福大学化学副教授克里斯托弗·奇德西(ChristopherChidsey)没有参与这项工作，他表示这项研究“似乎在理论上都是有根据的，而且在实验上具有创造性。”他表示，确定这些反应速率“对于汽车，卡车和公共汽车的牵引电池等高功率应用来说都是非常基础和直接的实际利益。”
