效率有望超30%！ 英美大學(xué)開發(fā)串聯(lián)型鈣鈦礦太陽能電池

美國斯坦福大學(xué)與英國牛津大學(xué)的研究人員宣布，利用涂布技術(shù)制作的串聯(lián)型鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了20.3%的高轉(zhuǎn)換效率，并且具備高耐久性。并預(yù)計將來轉(zhuǎn)換效率有望超過30%。論文已發(fā)表在學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》上。

制作的串聯(lián)型太陽能電池的截面照片

下面的紅色層面向短波長光，上面的褐色層面向長波長光(攝影：Giles Eperon)

串聯(lián)型太陽能電池，是以兩層太陽能電池更有效地利用太陽光，以提高轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)。具體來說，第一層主要吸收太陽光中波長稍短的光和紫外線，第二層吸收波長稍長的光和紅外線。

現(xiàn)有的串聯(lián)型鈣鈦礦太陽能電池中，有在硅系太陽能電池上層疊鈣鈦礦太陽能電池的例子。此次與這類案例不同，其兩層都是鈣鈦礦太陽能電池，分別是在玻璃基板上以涂布技術(shù)制作，再貼合到一起制成串聯(lián)型。

兩層都制成鈣鈦礦太陽能電池的困難在于第二層的制作。此次單層具有14.8%轉(zhuǎn)換效率、主要支持紅外線的鈣鈦礦太陽能電池的實現(xiàn)，除了使用鉛(Pb)的普通材料外，還采用了錫(Sn)和銫(Cs)。將其用于串聯(lián)型，獲得了20.3%的轉(zhuǎn)換效率。

據(jù)稱，鈣鈦礦太陽能電池，尤其是基于Sn的電池存在耐久性非常短等課題，而此次的制作大幅提高了耐久性。具體來說，在將太陽能電池置于100攝氏度大氣壓環(huán)境下4天的實驗中也表現(xiàn)出了高耐久性。

論文作者之一的牛津大學(xué)物理教授Henry Snaith說，“今后將通過優(yōu)化材料使電流最大化等，可以預(yù)見實現(xiàn)30%以上轉(zhuǎn)換效率的希望”。