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第三代太陽(yáng)能電池效率顯著提升

來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) | 2021-02-19 11:38:54

據(jù)英國(guó)《自然·能源》雜志日發(fā)表的最新研究,一組國(guó)際聯(lián)合團(tuán)隊(duì)報(bào)告成功制造了鈣鈦礦/硅雙層單片電池。在室外條件下,雙面串聯(lián)太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)超出任何商用硅太陽(yáng)能電池板的效率。這也是首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)清晰證明了雙面串聯(lián)裝置效能優(yōu)越的證據(jù)。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的第三代太陽(yáng)能電池,具有成本低廉、光電轉(zhuǎn)換效率高、商業(yè)潛力巨大等讓人無(wú)法忽視的特點(diǎn)。

此次研究團(tuán)隊(duì)分析了在各種真實(shí)光照和反照率條件下,想要獲得最佳電流匹配所需的鈣鈦礦帶隙。研究中新的雙面串聯(lián)太陽(yáng)能電池,其主體由硅層和鈣鈦礦層構(gòu)成,同時(shí)還結(jié)合了許多其他化合物,由于最終采用了較窄的鈣鈦礦帶隙,具有透明背電極的器件結(jié)構(gòu)依賴于反照率來(lái)增強(qiáng)底部電池中的電流產(chǎn)生,增強(qiáng)了鈣鈦礦頂部電池中的電流產(chǎn)生。

團(tuán)隊(duì)進(jìn)而首次報(bào)告了在單面AM1.5G(太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的參考光譜)陽(yáng)光的照射下,經(jīng)認(rèn)證的功率轉(zhuǎn)換效率大于25%的雙面串聯(lián)配置,在戶外實(shí)驗(yàn)場(chǎng)下,發(fā)電密度高達(dá)26mWcm-2的結(jié)果。對(duì)暴露在不同反照率下的能進(jìn)行比較后,研究團(tuán)隊(duì)得出了雙面單片鈣鈦礦/硅串列太陽(yáng)能電池利用環(huán)境中的漫反射光反照率,其能優(yōu)于單面鈣鈦礦/硅串列太陽(yáng)能電池的結(jié)論。

研究人員表示,串聯(lián)裝置的復(fù)雜,正是這次最主要的挑戰(zhàn),此次研究涉及14種材料,其中每一種材料都必須進(jìn)行所謂“完美優(yōu)化”。

盡管常規(guī)串聯(lián)的太陽(yáng)能電池也可以通過(guò)吸收額外波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)化為電能,但此次科學(xué)家們證明:使用雙面串聯(lián)配置,可以超過(guò)目前公認(rèn)的串聯(lián)配置的能極限。這種利用傳統(tǒng)硅基層和鈣鈦礦制成的另一層串聯(lián)組合的新系統(tǒng),不但可以搜集到更多的能量,還可以捕獲許多原本被浪費(fèi)掉的、從地面反射和散射的光,前所未有地增加串聯(lián)太陽(yáng)能電池的效能。

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