结合硅与钙钛矿材料,太阳能转换效率跃升至 27.2%
责任编辑:fubin 作者:科技新报 2018/7/12 12:03:42 浏览:415 技术

太阳能技术日新月异,光电转换效率纪录每隔几周又会再翻新,像是最近英国太阳能公司 Oxford PV 便透过钙钛矿-硅晶太阳能技术,将效率提高至 27.2%。


硅晶太阳能为当前产业首选技术,便宜、高效又稳定的优势让太阳光电成为最受欢迎的再生能源,但以目前已大规模商业化的技术而言,其转换效率预期很难超过 25%,因此科学家一直在寻找另一个太阳能明日之星。


钙钛矿则是太阳能领域后起之后,光电转换效率在 9 年内增加到可与硅晶太阳能媲美的 22%,近年来科学家更为了寻求突破与新材料,纷纷将钙钛矿与硅晶太阳能相结合,让原本处于市场竞争关系的太阳光电材料握手言和,成为新型太阳能电池。


英国 Oxford PV 便以此技术成功研发出 1 平方公分大小的高效率钙钛矿-硅晶太阳能电池,该效率除了获得德国 Fraunhofer 太阳能系统研究所(ISE)认证,也突破单一接面式(Single Junction)硅晶太阳能电池的 26.7% 纪录。


该公司并不期望能将单一太阳能材料效率最大化,反而利用钙钛矿与硅晶电池各自优缺点与不同能隙特性,拼将钙钛矿-硅晶太阳能电池转换效率跃升至 30% 以上。


理论上由于钙钛矿与硅晶材料能隙宽度不一,两者光吸收范围并不会重叠,因此可各司其职:钙钛矿负责吸收绿光、蓝光并转换为电能,矽则用于吸收红光与近红外光,但现实往往没那么简单,能隙重叠效应(bandgap overlap effect)仍将底层硅晶太阳能电池的效率砍半,大大影响整体太阳能效率。


为研发出高效率钙钛矿-硅晶太阳能电池,该公司结合转换效率达 17% 与 22% 的钙钛矿与硅晶太阳能电池,但由于能隙重叠效应,最终转换效率比预期少 11% 左右。


不过与一般硅晶与钙钛矿电池相比,转换效率 27.2% 已算是产业大突破。Oxford PV 目前也正努力在德国生产 156mm×156mm 商业尺寸钙钛矿-硅晶太阳能电池,并试图出售其概念。


Oxford PV CEO Frank Averdung 指出,公司目前最大挑战不是在提升转换效率,而是要稳定其性能。由甲基氨基碘化铅(MAPbI3)制成的钙钛矿遇到湿度会有衰退问题,该公司盼能逐一突破,并希望可在 2019 年投入测试,并于 2020 年推出产品。


Oxford PV 并非世界第一个研发钙钛矿-硅晶太阳能电池团队,2018 年 2 月美国布朗大学与内布拉斯加大学林肯分校(UNL)已如火如荼研发该技术,还想研发出不含铅的钙钛矿电池;瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)与瑞士电子和微技术中心(CSEM)组成的团队也在本月中旬将该类型电池转换效率提高到 25.2%,或许业界与研究院未来达 30% 效率指日可待。


来源:科技新报

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