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【前沿】钙钛矿太阳能电池效率创新高

导读: 用日益普及的廉价材料钙钛矿制成的一款太阳能电池将于明年上市。物理学家组织网9日报道称,这种电池捕获太阳能的平均效率在20%左右。

  用日益普及的廉价材料钙钛矿制成的一款太阳能电池将于明年上市。物理学家组织网9日报道称,这种电池捕获太阳能的平均效率在20%左右。近日《自然·材料》杂志上的一篇论文,详细报告了美国加利福尼亚大学伯克利分校与劳伦斯伯克利国家实验室科学家们的新设计,其实现了18.4%—21.7%的平均稳态效率,以及26%的峰值效率。这些数字创造了钙钛矿太阳能电池的新记录。

  钙钛矿太阳能电池由有机分子和无机元素混合制成,能像常见的硅基太阳能电池一样捕获太阳光并转化成电,但钙钛矿光伏器件比硅更容易制造于柔性基板上。目前,市场上为绝大多数设备和家庭供电的多晶硅太阳能电池转化效率在10%—20%之间。虽然最纯净硅太阳能电池效率能达到25%,但造价异常昂贵。

  钙钛矿太阳能电池取得如此成就有赖于一种新的方法,它将两种钙钛矿太阳能电池材料组合在一起。研究人员描述说,新方法制造出来的太阳能电池结构有点像汽车道路,石墨烯气凝胶像坚固的碎石底层那样起到基础稳固作用,两个钙钛矿层像沉积在其上的更细的砾石层和砂层,六方氮化硼层能允许两种钙钛矿材料一起工作,而氮化镓层就像用于道路顶部的沥青层。每一种轮流吸收太阳光中的不同波长或颜色,进而融合成几乎能吸收整个可见光光谱的“分级带隙”太阳能电池。此前尝试合并两种钙钛矿材料失败的原因,是由于彼此降低了对方的电子性能,而新方法成功解决了这个难题。

  论文第一作者奥努尔·俄基恩说:“它有潜力成为市场上最便宜的光伏发电设备,可以接入任何家庭太阳能系统。”

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