美國斯坦福大學與英國牛津大學的研究人員宣布,利用涂布技術制作的串聯型鈣鈦礦太陽能電池實現了20.3%的高轉換效率,并且具備高耐久性。并預計將來轉換效率有望超過30%。論文已發表在學術雜志《科學》上。
制作的串聯型太陽能電池的截面照片
下面的紅色層面向短波長光,上面的褐色層面向長波長光(攝影:Giles Eperon)
串聯型太陽能電池,是以兩層太陽能電池更有效地利用太陽光,以提高轉換效率的技術。具體來說,第一層主要吸收太陽光中波長稍短的光和紫外線,第二層吸收波長稍長的光和紅外線。
現有的串聯型鈣鈦礦太陽能電池中,有在硅系太陽能電池上層疊鈣鈦礦太陽能電池的例子。此次與這類案例不同,其兩層都是鈣鈦礦太陽能電池,分別是在玻璃基板上以涂布技術制作,再貼合到一起制成串聯型。
兩層都制成鈣鈦礦太陽能電池的困難在于第二層的制作。此次單層具有14.8%轉換效率、主要支持紅外線的鈣鈦礦太陽能電池的實現,除了使用鉛(Pb)的普通材料外,還采用了錫(Sn)和銫(Cs)。將其用于串聯型,獲得了20.3%的轉換效率。
據稱,鈣鈦礦太陽能電池,尤其是基于Sn的電池存在耐久性非常短等課題,而此次的制作大幅提高了耐久性。具體來說,在將太陽能電池置于100攝氏度大氣壓環境下4天的實驗中也表現出了高耐久性。
論文作者之一的牛津大學物理教授Henry Snaith說,“今后將通過優化材料使電流最大化等,可以預見實現30%以上轉換效率的希望”。