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降低遇氧衰退问题,新型串迭型钙钛矿太阳能转换效率已达25%

时间:2019-04-22 作者:Technews 阅读:
一般来说钙钛矿太阳能主要金属为铅,而科学家过去研究发现,只要将锡加入铅钙钛矿之后,就可以降低钙钛矿太阳能的能隙,像是2014年美国与日本联合团队就整合传统钙钛矿与锡铅钙钛矿,将转换效率提高至23%。

钙钛矿太阳能已成为现在热门的科学研究,不少学者正为了提高转换效率以及降低遇氧衰退等问题而努力着,最近美国国家再生能源实验室(NREL)则研发出串迭型全钙钛矿太阳能板,不仅缓解上述难题,转换效率更可达到 25%。l27EETC-电子工程专辑

在钙钛矿研究中,通常科学家目光都集中在宽能隙钙钛矿上,这是因为宽能隙材料比较耐高温与高压,也可以对太阳光谱中紫外线等较高能量的区域做出反应,但是若要打造串迭型钙钛矿太阳能,势必要有一个钙钛矿太阳能是低能隙材料,这样两个太阳能电池才能吸收不同的光谱。l27EETC-电子工程专辑

一般来说钙钛矿太阳能主要金属为铅,而科学家过去研究发现,只要将锡加入铅钙钛矿之后,就可以降低钙钛矿太阳能的能隙,像是2014年美国与日本联合团队就整合传统钙钛矿与锡铅钙钛矿,将转换效率提高至23%。l27EETC-电子工程专辑

只不过加入另一种元素也代表着性能会跟原本有所不同,锡金属在空气中相对不稳定,锡铅钙钛矿晶格容易产生缺陷,进而破坏电荷传递致使太阳能电池效率不尽理想。l27EETC-电子工程专辑

对此,NREL 提出一项解决方案,他们在锡铅钙钛矿中添加胍硫氰酸盐(guanidinium thiocyanate),此有机化合物除了可以防止钙钛矿中的锡与氧起反应,也能提高钙钛矿的性能,研究测试指出,电子激发时间已超过1微秒,与过去相比高出5倍,且锡铅钙钛矿层的转换效率也从18%提升至20%。l27EETC-电子工程专辑

目前NREL已将钙钛矿层与新型锡铅钙钛矿串迭,转换效率已突破至25%。l27EETC-电子工程专辑

该研究将有助于再次加速钙钛矿太阳能的进展步伐,其中钙钛矿太阳能是备受看好的下一代太阳能技术,具有制造成本低、可挠、转换效率高等优点,尤其钙钛矿太阳能转换效率已在短短10年间提高到24%以上,近期科学家的串迭型太阳能转换效率也不断破纪录,像是英国Oxford PV的硅-钙钛矿转换效率已达 28%,距离其30%目标愈来愈近。l27EETC-电子工程专辑

而理论上串迭型全钙钛矿的转换效率高达 30%,显然成长空间尚未触顶,NREL 资深科学家 Joseph Berry则表示目前团队也正努力提高上层铅钙钛矿的效率,希望未来可以再将转换效率更上一层楼。l27EETC-电子工程专辑

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