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效率、電壓雙雙創(chuàng)新紀(jì)錄!工程師研發(fā)新型全鈣鈦礦串聯(lián)光伏電池

2022年11月18日 08:55  財聯(lián)社  

上海11月17日訊(編輯 黃君芝)一組來自加拿大的工程師們已經(jīng)開發(fā)出了一種新的太陽能電池,其電壓和效率在同類產(chǎn)品中都是最高的。據(jù)悉,這種新型全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池使用了兩層鈣鈦礦,利用不同波長的光,加上特殊的表面處理,以減少浪費的能量。

在光伏領(lǐng)域,鈣鈦礦是一種特別有前途的材料,它正在向硅的王位發(fā)起沖擊。它不僅能從陽光中吸收能量,而且更薄、更輕、更靈活,制造起來更容易、更便宜。

就效率而言,鈣鈦礦在過去十多年的時間里大幅上升,從2009年的不到4%上升到2021年的超過25%,現(xiàn)在已經(jīng)可以與硅相媲美。在所謂的串聯(lián)電池中,它的工作效果甚至更好。在串聯(lián)電池中,多層材料相互堆疊,以收集來自太陽的不同波長的光。例如,鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽能電池的效率最近超過了30%的里程碑。

在上述最新的研究中,一個來自多倫多大學(xué)的工程師團(tuán)隊創(chuàng)造并測試了一種全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池。說到這兒,可能就有人要問了,一個太陽能電池怎么可能是全過氧化物而仍然是串聯(lián)的呢?

研究人員解釋稱,這是因為該材料的厚度和化學(xué)成分可以被調(diào)整,使其能夠利用太陽光譜的不同部分,因此兩種不同的材料可以結(jié)合在一個設(shè)備中。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《自然》雜志上。

“在我們的電池結(jié)構(gòu)中,頂部的鈣鈦礦層有一個更寬的帶隙,可以很好地吸收光譜中的紫外線部分,以及一些可見光,”該研究的共同作者Chongwen Li說,“底層有一個狹窄的帶隙,它更多地被調(diào)整到光譜的紅外部分。在這兩者之間,我們覆蓋的光譜比硅覆蓋的光譜更多!

使用這種設(shè)計,該團(tuán)隊報告說,一個尺寸為1平方厘米(0.15英寸)的太陽能電池的最大效率為27.4%,這將是這種類型的電池的新紀(jì)錄,并且對于任何類型的太陽能電池來說都令人印象深刻。

此外,這一新型全鈣鈦礦串聯(lián)電池確實在另一方面取得了新的紀(jì)錄——電壓表現(xiàn)。該團(tuán)隊測量的開路電壓為2.19伏,是所有此類電池中最高的。

研究人員表示,這兩個令人印象深刻的數(shù)據(jù)都是由于在鈣鈦礦吸光層和攜帶電子的層之間的界面上進(jìn)行了調(diào)整。研究小組發(fā)現(xiàn),電場在整個鈣鈦礦的表面并不一致,這意味著一些電子會流失到電路中。因此,研究小組添加了一層被稱為1,3-丙二銨(PDA)的薄涂層,它使表面的電荷分布更均勻。

該團(tuán)隊表示,未來的工作將集中在通過使電池更穩(wěn)定、增加電流和擴大電池的尺寸來提高太陽能電池的效率。

編 輯:章芳
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