多倫多大學工程學院、西北大學和托萊多大學之間的合作已經產生了一種具有極高效率和創紀錄電壓的完全過氧化物質連接太陽能。
(資料圖片)
該原型設備展示了這一新的興光伏技術的潛力，它可以提供與傳統太陽能電池相關的按鍵限制，同時還能提供更低廉的。
"(tedSargent)"："TedSargent)："the："進一步進一步太陽能的效率對于我們的經濟正在進行的重要重要的工程系。
""雖然硅來經歷了進步進步，但特性特性，其特性，其其效率效率效率和和成本成本成本存在固有有的的限制。。過氧化物這些這些其潛力。我們的最新研究確定了其中的一個關鍵原因，并指出了一條前進的道路"。
傳統太陽能純度高的的，其其的的制成能量成本很很高高。相比之下，包晶相比之下相比之下很很成本成本成本成本，包晶包晶高很液體中，并使用低成本、成熟的技術旋轉涂到表面。
過氧化物優勢是，通過優勢是調整晶體和化學化學成分成分成分，制造商化學化學化學
在今天發表在《自然》雜志上的一篇新論文中，該國際研究小組使用了兩個不同的過氧化物層，每個都被調諧到太陽光譜的不同部分，以產生所謂的串聯太陽能電池。
"薩金特實驗室的博士后研究員、這篇新論文的五位共同第一作者之一李崇文說："在我們的電池中，頂部的過氧化物層有一個更寬的帶隙，在光譜的紫外線部分以及一些可見光中吸收良好。
"底層有一個狹窄的帶隙，它更多地被調整到光譜的紅外部分。在這兩者之間，我們覆蓋了比硅更多的光譜。"
這種串聯設計使電池能夠產生非常高的開路電壓，這反過來又提高了其效率。但關鍵的創新來自于研究小組對過氧化物層(光被吸收并轉化為激發電子的地方)和相鄰層(被稱為電子傳輸層)之間的界面進行分析。
"我們發現的是，跨越過氧化物層表面的電場--我們稱之為表面電位--是不均勻的，"另一位共同第一作者、博士生艾丹-麥克斯韋說。
"這樣做的效果是，在一些地方，受激電子很容易進入電子傳輸層，但在其他地方，它們只是與它們留下的空穴重新結合。這些電子在電路中丟失了。"
為了應對這一挑戰，該團隊將一種稱為1,3-丙二銨(PDA)的物質涂覆到鈣鈦礦層的表面。盡管涂層的厚度只有幾納米，但效果卻大不相同。
“PDA帶有正電荷，它能夠平衡表面電位，”另一位共同主要作者、博士后研究員陳浩說。
“當我們添加涂層時，鈣鈦礦層與電子傳輸層的能量對齊要好得多，這大大提高了我們的整體效率。”
該團隊的原型太陽能電池面積為1平方厘米，并產生2.19電子伏特的開路電壓，這是全鈣鈦礦串聯太陽能電池的記錄。其功率轉換效率測得為27.4%，高于目前傳統單結硅太陽能電池的記錄。該電池還通過了科羅拉多州國家可再生能源實驗室的獨立認證，效率為26.3%。
該團隊使用行業標準方法測量了新電池的穩定性，發現它在連續運行500小時后仍保持初始效率的86%。
“繼續提高下一代太陽能電池的效率和穩定性是電力供應脫碳的關鍵優先事項，”斯坦福大學材料科學與工程系主任AlbertoSalleo教授說，他沒有參與這項研究.
“該團隊對鈣鈦礦太陽能電池的大帶隙部分中關鍵界面(與電子提取層的連接)的限制因素有了深入的化學理解。這些來自基礎科學的見解與創新的材料工程策略相結合，將繼續推動該領域向前發展?！?/p>
研究人員現在將專注于通過增加流經電池的電流、提高穩定性和擴大電池面積來進一步提高效率，以便將其擴大到商業規模。
確定層間接口所起的關鍵作用也為未來可能的改進指明了方向。
“在這項工作中，我們專注于鈣鈦礦層和電子傳輸層之間的界面，但還有另一個重要的層可以提取電子留下的‘空穴’，”Sargent說。
“根據我在這個領域的經驗，其中一件有趣的事情是，學習掌握一個界面并不一定會教你掌握其他界面的規則。我認為還有更多的發現有待完成?！?/p>
麥克斯韋說，鈣鈦礦技術能夠與硅抗衡，盡管后者已經領先了數十年，但令人鼓舞。
“在過去十年中，鈣鈦礦技術的發展幾乎與硅在過去40年中的發展持平，”他說。“想象一下再過十年它能做什么?！?/p>
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