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效率、电压双双创新纪录!工程师研发新型全钙钛矿串联光伏电池

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  一组来自加拿大的工程师们已经开发出了一种新的太阳能电池,其电压和效率在同类产品中都是最高的。据悉,这种新型全钙钛矿串联太阳能电池使用了两层钙钛矿,利用不同波长的光,加上特殊的表面处理,以减少浪费的能量。

  在光伏领域,钙钛矿是一种特别有前途的材料,它正在向硅的王位发起冲击。它不仅能从阳光中吸收能量,而且更薄、更轻、更灵活,制造起来更容易、更便宜。

  就效率而言,钙钛矿在过去十多年的时间里大幅上升,从2009年的不到4%上升到2021年的超过25%,现在已经可以与硅相媲美。在所谓的串联电池中,它的工作效果甚至更好。在串联电池中,多层材料相互堆叠,以收集来自太阳的不同波长的光。例如,钙钛矿-硅串联太阳能电池的效率最近超过了30%的里程碑。

  在上述最新的研究中,一个来自多伦多大学的工程师团队创造并测试了一种全钙钛矿串联太阳能电池。说到这儿,可能就有人要问了,一个太阳能电池怎么可能是全过氧化物而仍然是串联的呢?

  研究人员解释称,这是因为该材料的厚度和化学成分可以被调整,使其能够利用太阳光谱的不同部分,因此两种不同的材料可以结合在一个设备中。他们的研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。

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  “在我们的电池结构中,顶部的钙钛矿层有一个更宽的带隙,可以很好地吸收光谱中的紫外线部分,以及一些可见光,”该研究的共同作者Chongwen Li说,“底层有一个狭窄的带隙,它更多地被调整到光谱的红外部分。在这两者之间,我们覆盖的光谱比硅覆盖的光谱更多。”

  使用这种设计,该团队报告说,一个尺寸为1平方厘米(0.15英寸)的太阳能电池的最大效率为27.4%,这将是这种类型的电池的新纪录,并且对于任何类型的太阳能电池来说都令人印象深刻。

  此外,这一新型全钙钛矿串联电池确实在另一方面取得了新的纪录——电压表现。该团队测量的开路电压为2.19伏,是所有此类电池中最高的。

  研究人员表示,这两个令人印象深刻的数据都是由于在钙钛矿吸光层和携带电子的层之间的界面上进行了调整。研究小组发现,电场在整个钙钛矿的表面并不一致,这意味着一些电子会流失到电路中。因此,研究小组添加了一层被称为1,3-丙二铵(PDA)的薄涂层,它使表面的电荷分布更均匀。

  该团队表示,未来的工作将集中在通过使电池更稳定、增加电流和扩大电池的尺寸来提高太阳能电池的效率。

(文章来源:财联社)

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