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串聯矽-鈣鈦礦光伏電池效能獲大幅提升!只需在中間加入……

財聯社上海8月2日訊(編輯 黃君芝)

研究表明,串聯太陽能電池(鈣鈦礦和矽基電池結合在一起)有望比傳統的矽單結電池更好地捕獲陽光、並將其轉化為電能,而且預計成本會更低。

然而,當陽光照射到鈣鈦礦子電池時,產生的電子對和帶正電的空穴往往會在鈣鈦礦和電子傳輸層的介面上重新結合。而且,這個介面上的能級不匹配,阻礙了電池內的電子分離。

這些問題共同降低了串聯電池的開路電壓(或最大工作電壓),從而限制了裝置效能。

近期,阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)的研究人員發現,只要在多層鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池中插入金屬氟化物層,就可以阻止電荷重組並提高裝置效能。這項研究成果已於近期發表在了《科學》雜誌上。

串聯矽-鈣鈦礦光伏電池效能獲大幅提升!只需在中間加入……

據悉,透過在鈣鈦礦和電子傳輸層(通常包括電子接受器富勒烯C60)之間新增一層氟化鋰,上述問題可以得到一定程度的解決。然而,這些裝置會變得不穩定,因為鋰鹽很容易液化並透過表面擴散。這促使研究人員創造了一個替代方案。

該研究團隊系統地研究了其他金屬氟化物,並最終確定了氟化鎂作為這一“中間層”材料的潛力。實驗表明,氟化鎂中間層能有效地促進鈣鈦礦活性層的電子提取,同時還能將C60從鈣鈦礦表面置換出來。這減少了介面上的電荷重組。

此外,它還增強了整個子電池的電荷傳輸。

由此產生的串聯太陽能電池的開路電流電壓增加了50毫伏,並獲得了29.3%的穩定功率轉換效率——這是鈣鈦礦-矽串聯電池的最高效率之一。

研究人員表示,“考慮到主流晶體矽基單結電池的最佳效率是26。7%,這項創新技術可以在不增加製造成本的情況下帶來可觀的效能提升。”

為了進一步探索該技術的適用性,研究團隊正在開發可擴充套件的方法,以生產面積超過200平方釐米的工業級鈣鈦礦-矽串聯電池。