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科學(xué)家研發(fā)新型串聯(lián)太陽能電池 光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到24%

一支德國科研小組近日開發(fā)出一種串聯(lián)太陽能電池,其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 24%。這創(chuàng)造了一個新的世界紀(jì)錄,即迄今為止用這種有機和過氧化物基吸收劑的組合達(dá)到的最高效率。

該太陽能電池由伍珀塔爾大學(xué)的托馬斯-里德爾教授小組與科隆大學(xué)物理化學(xué)研究所的研究人員、波茨坦大學(xué)和圖賓根大學(xué)的其他項目伙伴以及柏林亥姆霍茲中心和杜塞爾多夫的馬克斯-普朗克埃森福斯研究所共同開發(fā)。

該成果已于今天(2022年4月13日)發(fā)表在《自然》雜志上,標(biāo)題為《Perovskite/organic tandem solar cells with indium oxide interconnect》(具有氧化銦互連的過氧化物/有機串聯(lián)太陽能電池)。

傳統(tǒng)的太陽能電池技術(shù)主要是基于半導(dǎo)體硅,現(xiàn)在被認(rèn)為是“已經(jīng)達(dá)到瓶頸”了。因此在光電轉(zhuǎn)換效率(即每瓦特的太陽輻射收集更多瓦特的電力)很難再有改進。這使得我們更有必要開發(fā)新的太陽能技術(shù),為能源轉(zhuǎn)型做出決定性的貢獻(xiàn)。

在這項工作中,兩種這樣的替代吸收器材料被結(jié)合起來。這里使用了有機半導(dǎo)體,這是一種碳基化合物,在某些條件下可以導(dǎo)電。這些材料與一種基于鉛鹵化合物的過氧化物搭配,具有優(yōu)異的半導(dǎo)體特性。與傳統(tǒng)的硅電池相比,這兩種技術(shù)在生產(chǎn)過程中所需要的材料和能源都要少得多,從而使太陽能電池更加可持續(xù)發(fā)展成為可能。

在項目開始時,世界上最好的過氧化物/有機串聯(lián)電池的效率約為20%。在伍珀塔爾大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)下,科隆研究人員與其他項目伙伴一起,能夠?qū)⑦@一數(shù)值提高到前所未有的24%。

科隆大學(xué)物理化學(xué)研究所的 Selina Olthof 博士說:“為了達(dá)到如此高的效率,必須將太陽能電池內(nèi)材料之間的界面損失降到最低”。為了解決這個問題,伍珀塔爾的研究小組開發(fā)了一種所謂的互連體,以電子和光學(xué)方式連接有機子電池和過氧化物子電池。

作為互連,一層薄薄的氧化銦被集成到太陽能電池中,其厚度僅為1.5納米,以保持盡可能低的損失。科隆的研究人員在評估界面和互連的能量和電氣特性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用,以確定損失過程并進一步優(yōu)化組件。伍珀塔爾的研究小組的模擬結(jié)果表明,采用這種方法,未來可以實現(xiàn)效率超過 30% 的串聯(lián)電池。

來源:cnBeta.COM

關(guān)鍵詞: 太陽能電池 過氧化物 研究人員 物理化學(xué)研究所 光電轉(zhuǎn)換

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