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串聯(lián)硅-鈣鈦礦光伏電池性能獲大幅提升!只需在中間加入
日期:2022-08-02   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_gujianing 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
研究表明,串聯(lián)太陽能電池(鈣鈦礦和硅基電池結(jié)合在一起)有望比傳統(tǒng)的硅單結(jié)電池更好地捕獲陽光、并將其轉(zhuǎn)化為電能,而且預(yù)計(jì)成本會(huì)更低。

然而,當(dāng)陽光照射到鈣鈦礦子電池時(shí),產(chǎn)生的電子對(duì)和帶正電的空穴往往會(huì)在鈣鈦礦和電子傳輸層的界面上重新結(jié)合。而且,這個(gè)界面上的能級(jí)不匹配,阻礙了電池內(nèi)的電子分離。這些問題共同降低了串聯(lián)電池的開路電壓(或最大工作電壓),從而限制了設(shè)備性能。

近期,阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)(KAUST)的研究人員發(fā)現(xiàn),只要在多層鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽能電池中插入金屬氟化物層,就可以阻止電荷重組并提高設(shè)備性能。這項(xiàng)研究成果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上。

據(jù)悉,通過在鈣鈦礦和電子傳輸層(通常包括電子接受器富勒烯C60)之間添加一層氟化鋰,上述問題可以得到一定程度的解決。然而,這些設(shè)備會(huì)變得不穩(wěn)定,因?yàn)殇圎}很容易液化并通過表面擴(kuò)散。這促使研究人員創(chuàng)造了一個(gè)替代方案。

該研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地研究了其他金屬氟化物,并最終確定了氟化鎂作為這一“中間層”材料的潛力。實(shí)驗(yàn)表明,氟化鎂中間層能有效地促進(jìn)鈣鈦礦活性層的電子提取,同時(shí)還能將C60從鈣鈦礦表面置換出來。這減少了界面上的電荷重組。

此外,它還增強(qiáng)了整個(gè)子電池的電荷傳輸。由此產(chǎn)生的串聯(lián)太陽能電池的開路電流電壓增加了50毫伏,并獲得了29.3%的穩(wěn)定功率轉(zhuǎn)換效率——這是鈣鈦礦-硅串聯(lián)電池的最高效率之一。

研究人員表示,“考慮到主流晶體硅基單結(jié)電池的最佳效率是26.7%,這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)可以在不增加制造成本的情況下帶來可觀的性能提升。”

為了進(jìn)一步探索該技術(shù)的適用性,研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)可擴(kuò)展的方法,以生產(chǎn)面積超過200平方厘米的工業(yè)級(jí)鈣鈦礦-硅串聯(lián)電池。

原標(biāo)題:串聯(lián)硅-鈣鈦礦光伏電池性能獲大幅提升!只需在中間加入
 
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