第三代太陽能電池效率顯著提升

據(jù)英國《自然·能源》 雜志新近發(fā)表的最新研究稱， 一組國際聯(lián)合團(tuán)隊(duì)報(bào)告其成功地制造了鈣鈦礦/硅雙層單片電池。 在室外條件下， 雙面串聯(lián)太陽能電池實(shí)現(xiàn)了超出任何商用硅太陽能電池板的效率。 這也是首次通過實(shí)驗(yàn)清晰地證明了雙面串聯(lián)裝置效能優(yōu)越的證據(jù)。

鈣鈦礦太陽能電池， 是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的第三代太陽能電池， 具有成本低廉、 光電轉(zhuǎn)換效率高和商業(yè)潛力巨大等讓人無法忽視的特點(diǎn)。

此次研究團(tuán)隊(duì)分析了在各種真實(shí)光照和反照率條件下， 想要獲得最佳電流匹配所需的鈣鈦礦帶隙。 研究中新的雙面串聯(lián)太陽能電池， 其主體由硅層和鈣鈦礦層構(gòu)成， 同時(shí)還結(jié)合了許多其他化合物， 由于最終采用了較窄的鈣鈦礦帶隙， 具有透明背電極的器件結(jié)構(gòu)依賴于反照率來增強(qiáng)底部電池中的電流產(chǎn)生， 從而增強(qiáng)了鈣鈦礦頂部電池中的電流產(chǎn)生。

團(tuán)隊(duì)進(jìn)而首次報(bào)告了在單面AM1.5G （太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)測試的參考光譜） 陽光的照射下， 經(jīng)認(rèn)證的功率轉(zhuǎn)換效率大于25%的雙面串聯(lián)配置，在戶外實(shí)驗(yàn)場下， 發(fā)電密度高達(dá)26 mWcm-2的結(jié)果。 對暴露在不同反照率下的性能進(jìn)行比較后， 研究團(tuán)隊(duì)得出了雙面單片鈣鈦礦/硅串列太陽能電池利用環(huán)境中的漫反射光反照率， 其性能優(yōu)于單面鈣鈦礦/硅串列太陽能電池的結(jié)論。

研究人員表示， 串聯(lián)裝置的復(fù)雜性， 正是這次最主要的挑戰(zhàn)， 此次研究涉及14 種材料， 其中每一種材料都必須進(jìn)行所謂的“完美優(yōu)化”。

盡管常規(guī)串聯(lián)的太陽能電池也可以通過吸收額外波長的光來轉(zhuǎn)化為電能， 但此次科學(xué)家們證明：使用雙面串聯(lián)配置， 可以超過目前公認(rèn)的串聯(lián)配置的性能極限。 這種利用傳統(tǒng)硅基層和鈣鈦礦制成的另一層串聯(lián)組合的新系統(tǒng)， 不但可以搜集到更多的能量， 還可以捕獲許多原本被浪費(fèi)掉的、 從地面反射和散射的光， 前所未有地增加串聯(lián)太陽能電池的效能。