增強(qiáng)型鈣鈦礦太陽能電池將轉(zhuǎn)換效率提高到24%

“Wuppertal－Cologne團(tuán)隊(duì)表示，最新成果有可能改變太陽能行業(yè)。”

作者Claire

編輯tuya

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一種新型串聯(lián)太陽能電池（tandem solar cell），根據(jù)轉(zhuǎn)換成電能的光子的比例來衡量，其效率達(dá)到24％。該團(tuán)隊(duì)表示，這一結(jié)果創(chuàng)下了迄今為止使用有機(jī)和鈣鈦礦基吸收劑組合（combination of organic and perovskite－based absorbers）所達(dá)到的最高效率的新紀(jì)錄。

該太陽能電池由由Wuppertal大學(xué)的Thomas Riedl教授和Cologne大學(xué)物理化學(xué)研究所的研究小組共同開發(fā)。研究結(jié)果發(fā)表在4月13日的Nature雜志上，題為“氧化銦鈣鈦礦／有機(jī)串聯(lián)太陽能電池”（Perovskite／organic tandem solar cells with indium oxide interconnect）。

研究團(tuán)隊(duì)表示，傳統(tǒng)的太陽能電池技術(shù)主要以硅為基礎(chǔ)，在大多數(shù)情況下，許多人認(rèn)為它“已經(jīng)很好了”，“很難期望它們的效率有顯著的提高，因此，開發(fā)能夠?qū)?a href="http://msthinker.com/" target="_blank">能源轉(zhuǎn)型作出決定性貢獻(xiàn)的新太陽能技術(shù)變得更加必要?！?/p>

在這項(xiàng)研發(fā)中，結(jié)合了兩種這樣的替代吸收材料。研發(fā)中使用的有機(jī)半導(dǎo)體，是一種在一定條件下可以導(dǎo)電的碳基化合物。它們與一種鈣鈦礦（perovskite）配對(duì)，這種鈣鈦礦基于鉛鹵素化合物（lead－h(huán)alogen compound），具有優(yōu)異的半導(dǎo)體性能。與傳統(tǒng)的硅電池相比，這兩種技術(shù)生產(chǎn)所需的材料和能源都要少得多，這使得制造更具可持續(xù)性的太陽能電池，成為可能。

陽光由不同波長(zhǎng)的光波組成，高效的太陽能電池必須將盡可能多的光波轉(zhuǎn)換成電能。這可以通過所謂的串聯(lián)電池實(shí)現(xiàn)。在這種電池中，不同的半導(dǎo)體材料結(jié)合在一起，每種材料吸收不同范圍的太陽光譜。在 Wuppertal－Cologne 的這項(xiàng)研究中，有機(jī)半導(dǎo)體用于光的紫外線和可見光部分，而鈣鈦礦在近紅外線部分有效吸收。

類似的材料組合以前也曾被探索過，但研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)成功地顯著提高了它們的性能。在項(xiàng)目開始時(shí)，之前最好的鈣鈦礦／有機(jī)串聯(lián)電池的效率約為20％。而這項(xiàng)研究則將效率提升至前所未有的24％。

Cologne大學(xué)物理化學(xué)研究所的Selina Olthof博士評(píng)論說“為了達(dá)到如此高的效率，太陽能電池內(nèi)部材料之間的界面損失必須最小化?！薄盀榱私鉀Q這個(gè)問題，Wuppertal小組開發(fā)了一種互連方式，將有機(jī)亞細(xì)胞和鈣鈦礦亞細(xì)胞在電子和光學(xué)上耦合起來?！?/p>

作為互連層，在太陽能電池中集成了一層薄薄的氧化銦，厚度為1．5 nm，以盡可能地降低損耗。Cologne的研究人員在評(píng)估界面和互連線的能量和電性能方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，以便識(shí)別損耗過程并進(jìn)一步優(yōu)化組件。

Wuppertal的研究小組進(jìn)行的模擬測(cè)試表明，采用這種方法，未來可以實(shí)現(xiàn)效率超過30％的串聯(lián)電池。

原文標(biāo)題:增強(qiáng)型鈣鈦礦太陽能電池將轉(zhuǎn)換效率提高到24%