科学家们发现，使用铬种子层可以生长出超薄的金薄膜，作为钙钛矿太阳能电池的透明电极，具有良好的导电性。信贷:宾夕法尼亚州立大学

 

一个国际科学家团队表示，通过开发新的超薄金属电极，研究人员可以制造出高效的半透明钙钛矿太阳能电池，并可以与传统的硅电池结合，极大地提高这两种设备的性能。这项研究向开发完全透明的太阳能电池迈出了一步。

 

“透明太阳能电池总有一天会出现在家庭和办公楼的窗户上，利用本来会被浪费的阳光发电，”宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程助理研究教授、该研究的合著者王凯(音译)说。“这是一大步——我们终于成功制造出了高效、半透明的太阳能电池。”

 

传统的太阳能电池是由硅制成的，但科学家们认为，在创造更高效的太阳能电池的过程中，他们正在接近技术的极限。钙钛矿电池提供了一种很有前途的替代方案，将它们叠加在传统电池之上可以创造出更有效的串联装置，科学家们说。

 

宾夕法尼亚州立大学负责研究的副校长兼材料科学与工程教授Shashank Priya说:“我们已经证明，我们可以用一层非常薄、几乎没有原子层的金来制造电极。”“薄的金层具有很高的导电性，同时它也不会影响电池吸收阳光的能力。”

 

 

该团队开发的钙钛矿太阳能电池的效率达到了19.8%，这是半透明电池的最高记录。当与传统的硅太阳能电池结合时，串联装置的效率达到了28.3%，而单独使用硅电池的效率为23.3%。科学家们将他们的发现发表在《纳米能源》杂志上。

 

普丽娅说:“5%的效率提高是巨大的。”“这基本上意味着每平方米的太阳能电池材料可以多转换大约50瓦的阳光。太阳能发电厂可以由数千个模块组成，所以加起来需要大量电力，这是一个重大突破。”

 

科学家们说，在之前的研究中，超薄金膜有望作为钙钛矿太阳能电池的透明电极，但在创造一个均匀层方面的问题导致了导电性差。天富注册链接

 

研究小组发现，铬作为一种种子层，可以使金在其表面形成具有良好导电性能的连续超薄层。

 

宾夕法尼亚州立大学(Penn State)材料科学与工程助理研究教授董扬(Dong Yang)表示:“通常情况下，如果你长出一层像金一样的薄层，这些纳米粒子会耦合在一起，像小岛一样聚集在一起。”“铬具有巨大的表面能，这为黄金在其表面生长提供了良好的位置，它实际上允许黄金形成连续的薄膜。”

 

钙钛矿太阳能电池是由五层和其他材料测试透明电极损坏或降解层的电池。科学家们说，在实验室测试中，用金电极制成的太阳能电池是稳定的，并且长期保持高效率。天富注册链接

 

“这种基于透明电极的串联电池结构设计上的突破，提供了向钙钛矿和串联太阳能电池过渡的有效途径，”杨说。

 

宾夕法尼亚州立大学的博士后学者叶涛(Tao Ye)和尹俊珍(Jungjin Yoon)也对这项研究做出了贡献;侯宇晨，博士生。

 

张晓荣，陕西师范大学，中国;刘胜忠，中国科学院;吴聪聪，湖北大学，中国;美国陆军作战能力发展司令部的Mohan Sanghadasa也参与了这项研究。

 

海军研究办公室、陆军快速创新基金和空军科学研究办公室为这项研究提供了资金。