鈣鈦礦太陽能轉(zhuǎn)換效率逐年提高,從2009年的不到3.8%,如今已達(dá)25%以上,經(jīng)過科學(xué)家的努力研發(fā),耐用性也比以前高出許多,美國國家再生能源實(shí)驗(yàn)室便通過串疊型全鈣鈦礦太陽能電池,實(shí)現(xiàn)27.1%效率。
美國國家再生能源實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的寬能隙全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池效率高達(dá)27.1%,在攝氏55度下運(yùn)行2,400小時(shí)后也能夠維持初始效率的87%。
團(tuán)隊(duì)這次不僅開發(fā)新的p-i-n倒置結(jié)構(gòu),也改良制程,過去科學(xué)家通過反溶劑(anti-solvent)形成均勻的鈣鈦礦太陽能薄膜,團(tuán)隊(duì)改用淬火氣體(quenching gas)技術(shù),將材料從臨界溫度快速冷卻下來,以強(qiáng)化和硬化材料。
團(tuán)隊(duì)指出,新技術(shù)也成功解決溴和碘分離問題,改善鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能。當(dāng)淬火氣體技術(shù)應(yīng)用在溴含量高的鈣鈦礦物質(zhì)時(shí),會(huì)迫使晶體同時(shí)生長(zhǎng),從上至下緊密堆積在一起,最后變得像一顆單一晶粒,顯著減少缺陷數(shù)量。
最終美國國家再生能源實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)打造出20%的寬能隙鈣鈦礦太陽能效率,在1,100小時(shí)內(nèi)退化率也低于5%,且當(dāng)連接到1.25 eV窄能隙鈣鈦礦電池,形成全鈣鈦礦串疊型電池后,效率可達(dá)到27.1%,開路電壓為2.2 V。
科學(xué)家指出,淬火氣體技術(shù)是提高寬能隙鈣鈦礦太陽能電池性能的通用方法,新的晶體生長(zhǎng)方法證明高性能全鈣鈦礦電池串疊潛力,且這項(xiàng)技術(shù)自然能應(yīng)用在其他鈣鈦礦串疊電池,好比鈣鈦礦-硅太陽能電池的組合。
原標(biāo)題:高溫下表現(xiàn)也很棒,全鈣鈦礦太陽能電池效率高達(dá)27.1%