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刷新新纪录!半透明的钙钛矿太阳能电池效率达到了19.8%

幻启太阳能科技 06/04/2021

导读:美国的科学家们制造了一种半透明的钙钛矿太阳能电池,其效率达到了19.8%,而堆叠在硅-异质结装置之上的串联电池效率达到了28.3%。该装置依赖于一层仅有几个原子厚的金膜,它是用一种创新的播种方法生长出来的,具有高度导电和透明的宝贵特性。

刷新新纪录!科学家研发实现半透明太阳能电池19.8%的效率

大多数类型的太阳能电池都需要一个既导电又透明的顶部电极层,但这两种特性并不经常同时出现。目前,氧化铟锡(ITO)是最常用的材料,但铟的相对稀缺性很快就会成为一个问题。

随着透明和半透明太阳能电池的需求越来越大。无论是作为串联装置的一部分,光线需要到达堆叠在一起的多层,或其他太阳能玻璃和其他集成电池的概念,科学家们正努力寻找替代的透明电极材料。

由美国宾夕法尼亚州立大学领导的一个小组研究了一种新方法,在钙钛矿太阳能电池上生长出非常薄的、连续的金层,作为顶部电极层。而尽管黄金也是一种稀有且昂贵的材料,该小组确信其方法为制造钙钛矿和串联太阳能电池提供了另一种高效的途径。

宾夕法尼亚州立大学负责研究的副校长兼材料科学与工程教授Shashank Priya说:“我们已经证明,可以用非常薄的、几乎只有原子层的金来制作电极。薄金层具有高导电性,同时它不干扰细胞吸收阳光的能力。”

电极层的关键是使用铬种子层,它的作用是将金均匀地分散成连续的薄膜,具有高透光性和导电性。宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系助理研究教授DongYang解释说:“通常情况下,如果生长一个像金这样的薄层,纳米颗粒会耦合在一起,像小岛屿一样聚集在一起。铬具有很大的表面能,为金的生长提供了良好的位置,它能让金形成连续的薄膜。”

该小组随后将这种金电极整合到钙钛矿太阳能电池中,测得的效率为19.8%,并进一步将钙钛矿太阳能电池整合到一个串联装置,堆叠在硅异质结电池之上。该装置的效率达到了28.3%,跟HJT电池最初的23.3%的效率相比有所提高。

该小组进一步指出,其制造的钙钛矿太阳能电池在实验室测试中是稳定的,并且随着时间的推移保持高效率。

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