这张图片显示了背景中的钙钛矿光伏与个别钙钛矿晶体显示为彩色单位。信贷:CUBE3D图

 

 

减少内部损耗可以为低成本钙钛矿光伏技术铺平道路，与硅电池的输出相匹配。天富注册

 

钙钛矿是最终取代硅作为太阳能电池板的首选材料。它们提供了低成本、低温制造超薄、轻量化柔性电池的潜力，但到目前为止，它们将阳光转化为电能的效率落后于硅和其他一些替代品。

 

现在，一种设计钙钛矿电池的新方法已经使这种材料的效率达到甚至超过了今天典型的硅电池的效率(通常在20%到22%之间)，为进一步的改进奠定了基础。

 

 

通过加一个专门处理导电层的二氧化锡连着钙钛矿材料,它提供了一种改进的路径的电荷载体细胞,并通过修改钙钛矿公式,研究人员提高其整体效率太阳能电池25.2%,接近历史最高水平的材料,日食许多现有的太阳能电池板的效率。(然而，与硅相比，钙钛矿在寿命上仍然明显落后，这是一个由世界各地的团队正在研究的挑战。)天富注册

 

 

研究结果在《自然》杂志上的一篇论文中描述了最近麻省理工学院研究生杰森Yoo博士的教授20化学和莱斯特·沃尔夫教授就理想气体的电气工程和计算机科学教授和Fariborz Maseeh教授在新兴技术弗拉基米尔Bulović,麻省理工学院的11人,在韩国,并在格鲁吉亚。

 

钙钛矿是一类广泛的材料，它们有一种特殊的分子排列或晶格，类似于天然矿物钙钛矿。有大量可能的化学组合可以制造钙钛矿，Yoo解释说，这些材料吸引了全世界的兴趣，因为“至少在纸上，它们可以比硅或砷化镓(其他主要竞争者之一)便宜得多。”这部分是因为硅或砷化镓的加工和制造过程要简单得多，需要持续超过1000摄氏度的高温。相反，钙钛矿可以在低于200℃的条件下处理，无论是在溶液中还是通过气相沉积。

 

钙钛矿相对于硅或其他许多候选替代品的另一个主要优势是，它形成了非常薄的层，同时仍能有效地捕捉太阳能。Bawendi说:“钙钛矿电池有潜力比硅电池轻几个数量级。”

 

钙钛矿比硅有更高的带隙，这意味着它们吸收光谱的不同部分，因此可以补充硅电池，提供更高的综合效率。但即使只使用钙钛矿，Yoo说，“我们正在证明的是，即使只有一个活性层，我们也可以使效率威胁到硅，并有希望达到砷化镓的冲击距离。”这两种技术比钙钛矿问世的时间要长得多。”

 

Bawendi解释说，该团队提高材料效率的关键之一，是对构成钙钛矿太阳能电池的夹层的一层——电子传输层的精确工程。钙钛矿本身有一层透明导电层，用于将电流从电池传递到可以使用的地方。然而，如果导电层直接附着在钙钛矿上，电子和它们的对应物(称为空穴)就会在现场重新组合，没有电流流动。在研究人员的设计中，钙钛矿和导电层由一种改进的中间层隔开，这种中间层可以让电子通过，同时防止复合。

 

中间的电子传递层，尤其是它与每一层之间的界面，往往是低效率发生的地方。通过研究这些机理，并设计一种与邻近的氧化锡层更加符合的氧化锡层，研究人员能够大大减少损耗。

 

他们使用的方法叫做化学镀液沉积。Bawendi说:“这就像用炖锅慢慢煮一样。”在90摄氏度的浴缸中，化学前体慢慢分解，形成二氧化锡层。“研究小组意识到，如果我们理解了这些前体的分解机制，那么我们就能更好地理解这些薄膜是如何形成的。我们能够找到合适的窗口，在此可以合成具有理想性能的电子传递层。”