瑞士硅-鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率達(dá)25.2% 創(chuàng)新紀(jì)錄
據(jù)外媒NewAtlas報(bào)道,硅一直是太陽(yáng)能電池技術(shù)的首選材料,因?yàn)槠渚哂袃r(jià)格低廉、穩(wěn)定且高效等特別。不幸的是,硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率正快速接近其理論極限,但將其與其他材料配對(duì)可能有助于突破該上限。現(xiàn)在,瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)(EPFL)和瑞士電子與微技術(shù)中心(CSEM)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新的硅和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組合技術(shù),并報(bào)告了25.2%的效率紀(jì)錄-這是這種太陽(yáng)能電池組合技術(shù)的全新記錄。
目前市場(chǎng)上的硅太陽(yáng)能電池的效率最高可達(dá)20%到22%,這并不差,但并不能使該技術(shù)有更大的發(fā)展空間。近年來(lái),鈣鈦礦作為一種理想的替代品,其效率從2009年的3.8%提高到2016年的20%以上。盡管如此,它的價(jià)格比普通硅太陽(yáng)能電池貴,并且具有其自身的效率上限。
在一個(gè)太陽(yáng)能電池中使用鈣鈦礦和硅可能有助于發(fā)揮這兩種材料的優(yōu)勢(shì)。鈣鈦礦在將綠光和藍(lán)光轉(zhuǎn)換為電能方面效果更好,而硅專(zhuān)用于紅光和紅外光,因此它們可以捕獲更寬的光譜范圍。
“通過(guò)結(jié)合這兩種材料,我們可以最大限度地利用太陽(yáng)光譜并增加發(fā)電量,”該研究的作者FlorentSahli和JérémieWerner表示。“我們所做的計(jì)算和工作表明,30%的效率應(yīng)該很快就能實(shí)現(xiàn)。”
該團(tuán)隊(duì)的新型硅-鈣鈦礦太陽(yáng)能電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了25.2%的效率。這超過(guò)了2015年研發(fā)的由單晶硅太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池層疊而成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池,其效率僅為13.7%。這些串聯(lián)電池的主要障礙在制造過(guò)程中。通常,鈣鈦礦將作為液體沉積在表面上,但硅的質(zhì)地使其變得困難。它由大約五微米高的大量“金字塔”結(jié)構(gòu)組成,可以更好地捕捉和吸收光線。
Sahli表示:“到目前為止,制造鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的標(biāo)準(zhǔn)方法是弄平硅電池的‘金字塔’,但這會(huì)降低其光學(xué)性能,并因此降低其性能,然后將鈣鈦礦電池沉積在其頂部。它還增加了制造過(guò)程的步驟。”
在這項(xiàng)研究中,科學(xué)家首先使用蒸發(fā)來(lái)創(chuàng)建覆蓋‘金字塔’的無(wú)機(jī)基層。然后,通過(guò)旋涂將液體有機(jī)溶液加入,其滲入基層的孔隙中。最后,團(tuán)隊(duì)將襯底加熱到150°C(302°F),這樣鈣鈦礦就會(huì)在頂部結(jié)晶,形成覆蓋整個(gè)硅表面的薄膜。研究人員表示,這個(gè)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,只需幾個(gè)額外的步驟就可以結(jié)合到現(xiàn)有的生產(chǎn)線中。這將有助于新的串聯(lián)電池生產(chǎn),而不會(huì)使成本過(guò)高。
該研究發(fā)表在《自然-材料》雜志上。
責(zé)任編輯:蔣桂云
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