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環(huán)球速讀：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……
(相關(guān)資料圖)
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，而且預計成本會更低。
然而，當陽光照射到鈣鈦礦子電池時，產(chǎn)生的電子對和帶正電的空穴往往會在鈣鈦礦和電子傳輸層的界面上重新結(jié)合。而且，這個界面上的能級不匹配，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，阿卜杜拉國王科技大學（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。這項研究成果已于近期發(fā)表在了《科學》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)備會變得不穩(wěn)定，因為鋰鹽很容易液化并通過表面擴散。這促使研究人員創(chuàng)造了一個替代方案。
該研究團隊系統(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。實驗表明，氟化鎂中間層能有效地促進鈣鈦礦活性層的電子提取，同時還能將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，它還增強了整個子電池的電荷傳輸。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?！?/p>
為了進一步探索該技術(shù)的適用性，研究團隊正在開發(fā)可擴展的方法，以生產(chǎn)面積超過200平方厘米的工業(yè)級鈣鈦礦-硅串聯(lián)電池。
