增強(qiáng)型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池將轉(zhuǎn)換效率提高到24%

一種新型串聯(lián)太陽(yáng)能電池（tandem solar cell），根據(jù)轉(zhuǎn)換成電能的光子的比例來(lái)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(yáng)能電池由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(kāi)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(yáng)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(yáng)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(kāi)發(fā)能夠?qū)δ茉崔D(zhuǎn)型作出決定性貢獻(xiàn)的新太陽(yáng)能技術(shù)變得更加必要?！?/span>

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-halogen 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(yáng)能電池，成為可能。

陽(yáng)光由不同波長(zhǎng)的光波組成，高效的太陽(yáng)能電池必須將盡可能多的光波轉(zhuǎn)換成電能。這可以通過(guò)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(yáng)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(jiàn)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(guò)，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(kāi)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(shuō)：“為了達(dá)到如此高的效率，太陽(yáng)能電池內(nèi)部材料之間的界面損失必須最小化。”“為了解決這個(gè)問(wèn)題，Wuppertal小組開(kāi)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(lái)?！?/span>

作為互連層，在太陽(yáng)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(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(guò)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(lái)可以實(shí)現(xiàn)效率超過(guò)30%的串聯(lián)電池。

（文章來(lái)源：財(cái)經(jīng)涂鴉）