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新式钙钛矿太阳能电池效率超越硅

时间:2016-10-25 作者:Nick Flaherty 阅读:
我们设计出一种坚固的全钙钛矿组件,以20.3%的效率将阳光转换成电能,这已相当于当今市场上的硅晶太阳能池效率。
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美国斯坦福大学(Stanford University)与英国牛津大学(Oxford University)的研究人员们结合两种钙钛矿材料,生产出一种性能稳定的太阳能电池,不仅具有超过20%以上的效率,并可印刷在塑料基板上。

研究人员首先开发出具有理想匹配能隙的四端和两端“钙钛矿-钙钛矿串联”太阳能电池。每一种电池单元都可在玻璃上印刷,但相同的技术也可以用于在塑料上印刷电池单元。

所开发的钙钛矿——FA0.75Cs0.25Sn0.5Pb0.5I3具有红外线吸收1.2eV能隙,可带来14.8%的效率。藉由结合这种材料以及更宽能隙的FA0.83Cs0.17Pb(I0.5Br0.5)3材料,可形成一种具有两端串联电池的单晶,能以超过1.65 V的开放电路电压提供17.0%的效率。研究团队并以机器式堆栈4端串联的电池,实现20.3%的效率。

斯坦福大学材料科学与工程教授Michael McGehee说:“钙钛矿半导体表现出更有希望以低成本制造高效率太阳能电池。因此,我们设计出一种坚固的全钙钛矿组件,以20.3%的效率将阳光转换成电能,这已相当于当今市场上的硅晶太阳能电池效率。我们以串联实现的组件已经远超过以其他低成本半导体(如有机小分子与微晶硅)串联的太阳能电池最佳表现。”

演示视频:https://www.youtube.com/watch?v=MJqh5A3A2Cs

具有红外线吸收能力的钙钛矿电池表现出优越的热与大气稳定度,这是其他钙钛矿材料无法达到的优点,而且以长期来看,它能够让“所有的钙钛矿”薄膜太阳能电池以最低成本达到最高效率。

“我们所展示的全钙钛矿串联电池,清楚展现了薄膜太阳能电池未来可达到30%转换效率的发展蓝图,”牛津大学物理系教授暨新创公司Oxford Photovoltaic的共同创办人Henry Snaith表示。

他说:“钙钛矿的多功能性、材料和制造的低成本,以及可实现非常高效率的潜力,一旦证实其可制造性和可接受的稳定度后,可望改写太阳能产业。”

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

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Nick Flaherty
EETimes Europe嵌入式技术编辑,自由撰稿人。Nick Flaherty是位于布里斯托尔的自由技术作家、分析师和顾问,他关注半导体和电子市场已有近25年。 他是EETimes Europe的嵌入式编辑,并为世界各地的各种技术贸易出版物撰稿。 他曾工作于Electronics Times和 Electronic Engineering,并在MicroTechnology Europe以及Electronic Product Design担任编辑。他为汽车电子行业和许多跨国半导体公司撰稿。 他还是SouthWest Microelectronics Leadership Group的成员,并积极参与英国西南部的硅芯片和相关技术集群。
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