该款Cu2O/Si串联型太阳能电池
预计整体发电效率将达27.4%
如果为电动汽车安装这款太阳能电池
预计每天免充电续航里程约为35km*1
开发背景
为实现碳中和社会这一目标，世界各国正在大力推进可再生能源事业，特别是汽车和电车等移动交通工具。
典型的高效率电池是由砷化镓半导体（GaAs）等III-V族太阳能电池*2叠加而成的串联型太阳能电池，其发电效率超过30%，高于Si太阳能电池，但制造成本比Si太阳能电池高出数百倍至数千倍。
而透射型Cu2O太阳能电池的主要原材料和制造设备价格低廉，预计生产成本将会大幅降低。透射型Cu2O太阳能电池通过吸收短波光进行发电，并且可以透射长波光，搭配Si太阳能电池作为底电池，通过吸收长波光进行发电。采用这种方式后，无论长短波长的光都可以被转化为电能。
本技术优势
由于Cu2O具有半导体晶体属性，其晶体中很容易产生氧化铜（CuO）和铜（Cu）等杂质，这些杂质会降低发电效率和透光率。东芝采用X射线衍射法*3直接检测出Cu2O发电层中所含的极少量CuO和Cu，并精确地测出杂质含量值，研究出能够使这两种杂质降至最低的成膜工艺条件*4，成功开发出兼具优良透光性和高发电特性（发电效率为8.4%）的透射型Cu2O太阳能电池（图3）。
东芝将此次开发的发电效率为8.4%的透射型Cu2O太阳能电池作为顶电池，将高效率的Si太阳能电池作为底电池，经估算这种Cu2O/Si串联型太阳能电池发电效率为27.4%。
图2 透射型Cu2O太阳能电池
图3 透射型Cu2O电池的结果
应用于电动车时的续航里程估算
参考日本国立研发法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的估算方法，对安装有本新型Cu2O/Si串联型太阳能电池的电动汽车的免充电续航里程进行了粗略估算：
在车载安装面积为3.33m2，电动汽车单位电量的可行驶距离(采用NEDO预测的2030年估算值)为12.5km/kWh的条件下，单日免充电续航里程约为35km。
由于Cu2O/Si串联型太阳能电池的成本低、效率高，具有经济实惠的优点，即使安装面积有限，仍能实现高功率输出，因此，在电动汽车进行普及安装后，有助力“交通运输电气化事业”，进而为实现2050年碳中和目标做出贡献。
未来展望
作为日本新能源产业技术综合开发机构的委托项目，东芝计划在2023年之前，开始供应外部评估专用样品，在2025年之前，完成实用尺寸Cu2O/Si串联型太阳能电池的生产技术开发工作。
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