效率达29.15%!硅基钙钛矿太阳能电池效率再破纪录

作者: | 发布日期: 2020 年 12 月 15 日 9:54 | 分类: 产业资讯

德国Helmholtz-Zentrum Berlin(HZB)的一个团队在《Science》杂志上发表了一篇论文,介绍了其开发的一种由钙钛矿和硅制成的串联太阳能电池的效率达到29.15%,是目前为止最高的世界纪录。该串联电池即使在没有封装的情况下也能提供300小时的稳定性能。为了实现这一目标,Steve Albrecht教授领导的小组研究了界面上的物理过程,以改善电荷载体的传输。

2020年年初,由HZB的Steve Albrecht教授领导的团队打破了之前由钙钛矿和硅制成的串联太阳能电池的世界纪录(28.0%,牛津光伏),创造了29.15%的新世界纪录。与经过认证和科学发表的最高效率(26.2%,DOI:10,1126/science.aba3433)相比,这是一个巨大的进步。新的数值已经在Fraunhofer ISE得到认证,并列在NREL图表中。现在,该成果发表在《Science》杂志上,并对制造过程和基础物理学进行了详细的解释。

就在五年前,串联太阳能电池的最高效率还只有13.7%,两年前则就达到了25.2%,今年早些时候又增至27.7%,然后是现在的29.15%。这一最新的纪录由来自柏林亥姆霍兹中心(HZB)的科学家创造。这接近了具有里程碑意义的30%,并且离35%的理论上限也不远了。

作为参考,硅或钙钛矿单独的效率通常最高可达20%左右。由于它们会吸收不同波长的光,所以当它们能很好地结合在一起的时候可以带来意想不到的效果。据悉,硅主要集中在光谱的红光和红外线部分,而钙钛矿则擅长于绿光和蓝光。

为了制造出这种新设备,研究小组首先使用了能带隙为1.68 ev的钙钛矿组成,然后为该电池开发了一种特殊的电极接触层,并改善了中间层,研究团队中Albrecht小组的博士生EikeK hnen和Amran Al-Ashouri解释说。新的电极接触层还允许HZB HySPRINT实验室改善钙钛矿化合物的组成。现在,当在串联太阳能电池中照明时,该化合物更加稳定,并改善了顶部和底部电池贡献的电流平衡。硅底部电池来自Stannowski小组,并具有特殊的氧化硅顶层,用于光学耦合顶部和底部电池。

在目前的形式下,太阳能电池是在1平方厘米的样品中测试的,但研究人员说,将其扩大到更实际的尺寸应该是一件相对简单的事情。今年早些时候,这一效率纪录在Fraunhofer ISE获得认证并被列入了NREL图表中,该图表自1976年以来一直记录着太阳能电池技术的进展。

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