下一代太陽能電池能效創(chuàng)新高

托馬斯·懷特、彭軍和他們研發(fā)的高效太陽能電池

澳大利亞國立大學(xué)官方網(wǎng)站近日宣布，該校研究人員在太陽能電池能效轉(zhuǎn)換方面開辟了新的領(lǐng)域，人們借此可以窺見該技術(shù)未來的發(fā)展前景。

該校工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院副教授托馬斯·懷特、博士彭軍(音譯)等研究人員創(chuàng)造了21.6%的能量轉(zhuǎn)化效率的新紀(jì)錄，這是鈣鈦礦電池在一定尺寸上達(dá)到的最高效率。這意味著注入電池的陽光中有21.6%會被轉(zhuǎn)化為能量。

托馬斯·懷特稱，與之形成對照的是，目前安裝在屋頂上的比較典型的太陽能電池板的效率只有17%到18%。

“太陽能電池的研發(fā)，主要基于三點(diǎn)，即讓電池變得高效、穩(wěn)定、便宜。”懷特認(rèn)為，“就此來看，鈣鈦礦電池是太陽能電池的未來，也是下一代電池的重點(diǎn)所在。”

“就鈣鈦礦太陽能電池而言，其現(xiàn)在的能量轉(zhuǎn)換效率是富有競爭力的，而且成本是其一大賣點(diǎn)?，F(xiàn)在真正的挑戰(zhàn)是使它們足夠穩(wěn)定，以便可以在屋頂上使用。例如，它們必須能夠在極端溫度下使用25到30年。”懷特表示，其最終的目標(biāo)是將這些鈣鈦礦與硅結(jié)合成串聯(lián)太陽能電池，“把這兩種材料放在一起，可能會比單獨(dú)一種材料的效率更高”。

懷特和他的團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于改進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池。鈣鈦礦材料含有豐富而廉價(jià)的化學(xué)元素，包括碳、氫、氮、碘和鉛等。

“目前95%的太陽能電池是由硅制成的。它是一種非常好的材料，但在未來5到10年內(nèi)，其效率將達(dá)到上限。” 懷特說，“而要想制造出真正好的串聯(lián)太陽能電池，必須讓兩種電池盡可能高效地工作。因?yàn)楣璨荒茏兊酶茫晕覀円恢睂Ｗ⒂诹硪话氲慕M成——鈣鈦礦。”

新的效率紀(jì)錄意味著鈣鈦礦電池現(xiàn)在每平方米可以產(chǎn)生216瓦的電力。

懷特說:“當(dāng)它們規(guī)模小的時(shí)候，就很難準(zhǔn)確地測量它們，而且也不一定能代表如果規(guī)模擴(kuò)大會發(fā)生什么。因此，我們的研究結(jié)果在許多人認(rèn)為最小的尺度—— 一平方厘米上是最高的。”

為了達(dá)到這一創(chuàng)紀(jì)錄的結(jié)果，彭軍開發(fā)了一種新型納米結(jié)構(gòu)材料。“一種高效率的太陽能電池必須能夠同時(shí)產(chǎn)生高電壓和高電流。”彭軍說，“雖然很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種功能，但電池中的納米結(jié)構(gòu)層使之成為可能。”

該團(tuán)隊(duì)的研究成果得到了CSIRO光伏性能實(shí)驗(yàn)室的獨(dú)立驗(yàn)證。該實(shí)驗(yàn)室是南半球唯一一個(gè)被認(rèn)證為太陽能電池效率達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室。

該研究獲得了澳大利亞可再生能源署的資助。(計(jì)紅梅編譯)