开发出高效稳定的双层太阳能电池


来源:   时间:2020-08-13 19:08:58


太阳能电池将光转换为能量,但是具有讽刺意味的是,过多的光或其他因素(包括水分和低温)会使太阳能电池降解,从而使太阳能电池效率低下并且对环境脆弱。一个国际研究团队开发了一种新型的太阳能电池,它既可以承受环境危害,又可以有效地将电能转换为26.7%。

开发出高效稳定的双层太阳能电池

他们于3月26日在《科学》杂志上发表了他们的研究结果。

由KAIST材料科学与工程学系教授Byungha Shin领导的研究人员致力于开发一种新型的吸光材料,称为宽带隙钙钛矿。该材料具有可以满足电力需求的高效晶体结构,但是当暴露于诸如湿气之类的环境危害中时,可能会成为问题。研究人员已经在提高基于钙钛矿的太阳能电池的效率方面取得了一些进展,但是这种材料的潜力比以前获得的潜力更大。

为了获得更好的性能,Shin和他的团队构建了一个称为串联的双层太阳能电池,其中两个或多个吸光器堆叠在一起以更好地利用太阳能。为了在这些串联设备中使用钙钛矿,科学家修改了该材料的光学特性,使其能够吸收更广泛的太阳能。如果不进行调整,该材料将无法用于实现高性能的串联太阳能电池。然而,改变钙钛矿的光学性能会带来损失-该材料变得对环境特别是光线极为脆弱。

为了抵消宽带隙钙钛矿的微妙特性,研究人员设计了在钙钛矿中构成二维层的分子组合,从而稳定了太阳能电池。

Shin说:“我们开发了一种高质量的宽带隙钙钛矿材料,并与硅太阳能电池结合,获得了世界一流的钙钛矿-硅串联电池。”

仅由于工程方法才有可能进行开发,在工程方法中,要仔细控制构成二维层的分子的混合比。在这种情况下,钙钛矿材料不仅提高了所得太阳能电池的效率,而且获得了耐久性,即使在连续照明1000小时后仍能保持其初始功率转换能力的80%。据Shin称,这是第一次仅用宽带隙钙钛矿单层就获得了如此高的效率。

Shin说:“这种高效率的宽带隙钙钛矿是实现钙钛矿-硅串联(双层)太阳能电池超高效率的一项必不可少的技术。”“结果还表明,在这些串联太阳能电池中,上下电池的带隙匹配非常重要。”

研究人员已经稳定了宽带隙钙钛矿材料,现在专注于开发效率更高的串联太阳能电池,这些太阳能电池有望具有超过30%的功率转换效率,这是目前尚无人实现的,

Shin说:“我们的最终目标是开发超高效串联太阳能电池,以促进所有能源之间共享太阳能的增长。”“我们希望为使地球更健康做出贡献。”

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