太陽能材料的串聯(lián)結(jié)合，再次刷新太陽能電池效率
長(zhǎng)期以來，硅一直是太陽能電池的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在它正開始達(dá)到極限。同時(shí)，鈣鈦礦已成為下一個(gè)具有潛力的太陽能材料。事實(shí)上，自從大約十年前鈣鈦礦突然出現(xiàn)在太陽能電池領(lǐng)域以來，它就以驚人的速度打破了太陽能電池的效率記錄。其中，硅或鈣鈦礦的效率通常達(dá)到20%左右。在這樣的背景下，將硅與鈣鈦礦配對(duì)的串聯(lián)太陽能電池則成為突破單電池效率極限的一
長(zhǎng)期以來，硅一直是太陽能電池的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在它正開始達(dá)到極限。同時(shí)，鈣鈦礦已成為下一個(gè)具有潛力的太陽能材料。事實(shí)上，自從大約十年前鈣鈦礦突然出現(xiàn)在太陽能電池領(lǐng)域以來，它就以驚人的速度打破了太陽能電池的效率記錄。其中，硅或鈣鈦礦的效率通常達(dá)到20%左右。
在這樣的背景下，將硅與鈣鈦礦配對(duì)的串聯(lián)太陽能電池則成為突破單電池效率極限的一個(gè)有希望的選擇。就在五年前，串聯(lián)式太陽能電池的最高效率為13.7%，兩年前達(dá)到了25.2%，今年早些時(shí)候這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到了27.7%。
現(xiàn)在，由柏林亥姆霍茲Zentrum Berlin（HZB）的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)成功地將串聯(lián)硅鈣鈦礦太陽能電池的效率提高到29.15%。這已經(jīng)接近30%的里程碑，離35%的理論極限也不再遙遠(yuǎn)。
之所以硅與鈣鈦礦配對(duì)的串聯(lián)能取得優(yōu)異的效果，是因?yàn)樗鼈兾詹煌ㄩL(zhǎng)的光——硅主要集中在光譜的紅色和紅外部分，而鈣鈦礦則擅長(zhǎng)綠光和藍(lán)光。
為了制造這種新的裝置，研究小組從一種具有1.68ev禁帶的鈣鈦礦化合物開始。隨后，他們開發(fā)出了一種新的底物，其由基于咔唑的甲基取代分子制成，可以幫助電子更有效地流經(jīng)電極。
目前，太陽能電池是在1平方厘米（0.2平方英寸）的樣品中進(jìn)行測(cè)試的，但是研究人員表示，將其擴(kuò)大到更實(shí)際的尺寸應(yīng)該是一件相對(duì)簡(jiǎn)單的事情。
事實(shí)上，29.15%的效率不僅是這項(xiàng)技術(shù)的記錄，而且在NREL圖表中處于整個(gè)新興光伏類別的最頂端，此外，新型鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的特點(diǎn)是在連續(xù)暴露于空氣和模擬陽光下300多小時(shí)內(nèi)性能穩(wěn)定，而無需封裝保護(hù)。
這一研究展示了太陽能電池未來的再一可能性，現(xiàn)在，這項(xiàng)描述這項(xiàng)新工作的研究成果已經(jīng)發(fā)表在《Science》上。
作者：陳根 來源：澎湃新聞 責(zé)任編輯：jianping
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