增強型鈣鈦礦太陽能電池將轉換效率提高到24%

一種新型串聯太陽能電池（tandem solar cell），根據轉換成電能的光子的比例來衡量，其效率達到24%。該團隊表示，這一結果創下了迄今為止使用有機和鈣鈦礦基吸收劑組合（combination of organic and perovskite-based absorbers）所達到的最高效率的新紀錄。

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

研究團隊表示，傳統的太陽能電池技術主要以硅為基礎，在大多數情況下，許多人認為它“已經很好了”，“很難期望它們的效率有顯著的提高，因此，開發能夠對能源轉型作出決定性貢獻的新太陽能技術變得更加必要?！?/span>

在這項研發中，結合了兩種這樣的替代吸收材料。研發中使用的有機半導體，是一種在一定條件下可以導電的碳基化合物。它們與一種鈣鈦礦（perovskite）配對，這種鈣鈦礦基于鉛鹵素化合物（lead-halogen compound），具有優異的半導體性能。與傳統的硅電池相比，這兩種技術生產所需的材料和能源都要少得多，這使得制造更具可持續性的太陽能電池，成為可能。

陽光由不同波長的光波組成，高效的太陽能電池必須將盡可能多的光波轉換成電能。這可以通過所謂的串聯電池實現。在這種電池中，不同的半導體材料結合在一起，每種材料吸收不同范圍的太陽光譜。在Wuppertal-Cologne的這項研究中，有機半導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，但研究團隊現在已經成功地顯著提高了它們的性能。在項目開始時，之前最好的鈣鈦礦／有機串聯電池的效率約為20%。而這項研究則將效率提升至前所未有的24%。

Cologne大學物理化學研究所的Selina Olthof博士評論說：“為了達到如此高的效率，太陽能電池內部材料之間的界面損失必須最小化。”“為了解決這個問題，Wuppertal小組開發了一種互連方式，將有機亞細胞和鈣鈦礦亞細胞在電子和光學上耦合起來。”

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1.5nm，以盡可能地降低損耗。Cologne的研究人員在評估界面和互連線的能量和電性能方面發揮了關鍵作用，以便識別損耗過程并進一步優化組件。

Wuppertal的研究小組進行的模擬測試表明，采用這種方法，未來可以實現效率超過30%的串聯電池。

（文章來源：財經涂鴉）