新型多材料太阳能电池创造了新的效率记录

时间:2020-03-13 19:28 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

新型多材料太阳能电池创造了新的效率记录

研究人员发明了高效稳定的串联太阳能电池,这是迄今为止报道的表现最好的电池之一。

来自多伦多工程大学和阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员克服了一个关键障碍,将新兴的钙钛矿太阳能收集技术与商业黄金标准结合起来。硅太阳能电池。其结果是一种高效、稳定的串联太阳能电池,是迄今为止报道的性能最好的电池之一。

今天,硅太阳能电池比以往任何时候都更高效、更便宜。今天在《科学》杂志上发表的一篇新论文的资深作者泰德·萨金特教授说。但硅本身的效率是有限的。我们将重点放在使用串联(两层)方法来克服这些限制上。

像硅一样,钙钛矿晶体可以吸收太阳能来激发电子,从而引导电子进入电路。但与硅不同的是,钙钛矿可以与液体混合制成一种太阳能墨水。可以印在表面上。

基于墨水的制造方法称为溶液处理;已经在印刷行业建立了良好的声誉,因此有可能降低太阳能电池的制造成本。

在有纹理的硅材料上添加一层钙钛矿晶体来制作串联太阳能电池是提高其性能的一个很好的方法。博士后研究员、这篇新论文的主要作者易厚说。但是目前的行业标准是基于晶圆片的。薄层结晶硅;那些设计时并没有考虑到这种方法。

虽然看起来很光滑,但用于太阳能电池的标准硅晶圆具有大约两微米高的微小金字塔结构。不均匀的表面最小化了从硅表面反射的光量,提高了整体效率,但也使得在顶部覆盖一层均匀的钙钛矿变得困难。

以前的大多数串联电池都是先抛光硅表面使其光滑,然后再添加钙钛矿层。侯教授说。那是可行的,但要付出额外的代价。

侯和团队的其他成员;包括萨金特和斯特法恩·德·沃尔夫教授;采取了不同的方法。他们增加了钙钛矿层的厚度,使其足够高,可以覆盖由金字塔结构形成的山峰和山谷。

研究小组发现,山谷中的钙钛矿会产生电场,将钙钛矿层产生的电子与硅层产生的电子分开。这种类型的电荷分离是有益的,因为它增加了兴奋的电荷流入电路的机会,而不是细胞的其他部分。

研究小组通过在钙钛矿晶体表面覆盖钝化层,进一步增强了电荷分离。由1-丁硫醇,一种常见的工业化学物质组成。

德国弗莱堡的弗劳恩霍夫太阳能研究所是一家独立的外部实验室,该实验室证明,这种串联太阳能电池的效率达到了25.7%。这是此类设计中所报道的效率最高的设计之一。它们也很稳定,能承受高达85摄氏度的温度400多个小时,而且性能没有明显下降。

我们可以在不改变硅的情况下完成所有这些,这一事实使它成为一种完全替代的解决方案。侯教授说。工业可以应用这一技术,而不必对现有的生产过程做出代价高昂的改变。

侯和他的团队正在继续改进设计,包括将稳定性提高到1000小时,这是一个行业标准。

我们对这次合作所取得的破纪录的成绩感到非常自豪,但这仅仅是开始。侯教授说。通过克服串联太阳能电池的一个关键限制,我们已经为更大的收益奠定了基础。

我们的方法为硅光伏产业打开了一扇门,使其能够充分利用钙钛矿技术迄今为止所取得的巨大进步。De狼说。这可以把性能更好、成本更低的光伏板推向市场。

参考文献:三卤宽频带带隙钙钛矿具有抑制相位偏析的高效过渡;在蓟县徐,c·博伊德迦勒Zhengshan j . Yu Axel f . Palmstrom Daniel j .喋喋不休,布来安w·拉尔森,瑞安m .法国Jé ré米氏维尔纳,史蒂文·p·哈维Eli j .狼威廉?Weigand Salman Manzoor权利f . a . m . van训谕约瑟夫·j·贝瑞约瑟夫·m·路德扎卡里·c·霍尔曼和Michael d . McGehee, 2020年3月5日,科学。

DOI: 10.1126 / science.aaz5074

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