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研究证明钙钛矿太阳能电池可以吸收热量同时保持效率

光伏电池组件  来源:科技报告与资讯    2020/5/6 9:54:50  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:具有晶体结构和有前途的电光性能的钙钛矿可能是制造下一代低成本,高效,轻便和柔性太阳能电池的有效成分。

目前硅太阳能电池的最大问题是太阳能转化效率比较低,实验室中最好的硅太阳能电池的效率约为26%,而商用电池的效率约为15%。这意味着更大的系统对于产生给定的电量是必要的,而更大的系统意味着更高的成本。

研究人员正在寻找提高效率和降低成本的新方法。可以将效率提高多达50%的一个想法是一种串联结构,该结构将两种类型的电池彼此堆叠,每种电池使用太阳光谱的不同部分来发电。

研究人员最近开始将有机-无机钙钛矿混合材料视为硅电池的良好串联伙伴。钙钛矿型电池的效率接近25%,具有互补的带隙,可以非常薄(仅百万分之一米),并且可以轻松地沉积在硅上。不过研究人员也了解到,那些混合钙钛矿太阳能电池在暴露于高温时会破裂。

当尝试将太阳能电池板放置在日照充足的地方时,这就是一个问题,在美国西南,澳大利亚,中东和印度等地,如炎热干燥的沙漠。这些地方的环境温度可能达到华氏120至130华氏度,太阳能电池温度可能达到华氏200度。

美国爱荷华州立大学的工程师在一个由美国国家科学基金会部分资助的项目中,找到了一种方法,可以利用钙钛矿的有用特性,同时在高温下稳定电池性能。他们最近在科学期刊《American Chemical Society Applied Energy Materials》在线发表了他们的发现。

该论文的第一作者Harshavardhan Gaonkar说:“在钙钛矿型太阳能电池材料的商业化和更清洁,更绿色的未来中,这些结果令人鼓舞。

该论文的通讯作者Dalal说,新的太阳能电池技术有两个关键发展:首先,工程师对钙钛矿材料的成分进行了一些调整。他们消除了材料中的有机成分,特别是阳离子,具有额外质子和正电荷的材料以及取代的无机材料(例如铯)。这使材料在高温下稳定。其次,他们开发了一种制造技术,一次可将钙钛矿材料构建成一层薄薄的层(厚度仅为数十亿分之一米)。这种气相沉积技术是一致的,不会留下任何污染物,并且已经在其他行业中使用,因此可以扩大规模以用于商业生产。

Gaonkar说:“我们的钙钛矿太阳能电池即使在200摄氏度(390华氏度)下持续三天也没有热降解,温度远高于太阳能电池在现实环境中所能承受的温度。”

然后Dalal进行了一些比较和对比:“这比有机-无机钙钛矿电池要好得多,后者在此温度下会完全分解。因此,这是该领域的一项重大进展。”

该论文报道了新型无机钙钛矿太阳能电池的光转换效率为11.8%。这意味着工程师还有更多工作要做。

Dalal说:“我们现在正在尝试优化这种电池,我们希望使其更有效地将太阳能转化为电能。我们还有很多研究要做,但是我们认为可以通过使用新的材料组合来达到目标。”例如,工程师用溴代替了钙钛矿材料中常见的碘。这使得电池对水分的敏感性降低,解决了标准杂化钙钛矿的另一个问题。但是,这种替代改变了电池的性能,降低了效率以及它们与硅电池串联工作的性能。

因此,调整和试验还将继续。

论文标题为《Thermally Stable, Efficient, Vapor Deposited Inorganic Perovskite Solar Cells》。


原标题:研究证明钙钛矿太阳能电池可以吸收热量同时保持效率

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