钙钛矿太阳能电池记录了最高的功率转换


来源:   时间:2020-07-30 16:40:21


新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)的一组研究人员创建了钙钛矿太阳能微型模块,该模块记录了任何大于10 cm2的钙钛矿基设备的最高功率转换效率。

钙钛矿是已经成为太阳能电池应用中硅的有前途替代品的新材料。该材料具有类似于硅太阳能电池的功率转换效率,但也可用于制造轻质的柔性和半透明电池,非常适合建筑和各种城市空间中的应用。钙钛矿技术正朝着工业化快速发展,其稳定性和可扩展性达到了更大的规模,被研究人员视为克服的最后障碍。

钙钛矿太阳能电池记录了最高的功率转换

现在,南洋理工大学的研究人员报告说,他们已经采用了一种称为“热共蒸发”的通用工业涂层技术,并发现它可以制造21平方厘米的太阳能电池组件,功率转换效率达到创纪录的18.1%。这些是可伸缩钙钛矿太阳能电池的最高记录值。

热蒸发是一种成熟的涂层技术,目前用于生产包括有机发光二极管(OLED)电视在内的电子产品。

研究结果的主要作者Annalisa Bruno博士发表在科学期刊Joule的封面上,能源研究所的高级科学家解释了钙钛矿太阳能电池组件大规模采用的障碍。

“迄今为止,使用称为“旋涂”的基于溶液的技术,在实验室中实现了性能最佳的钙钛矿太阳能电池,其尺寸远小于1 cm2。但是,当在大表面上使用时,该方法可以产生功率转换效率较低的钙钛矿型太阳能电池中的这种缺陷。这是由于固有的局限性,包括缺陷和大面积不均匀性,使其对工业制造方法具有挑战性。”

“通过热蒸发形成钙钛矿层,我们的团队成功开发出钙钛矿太阳能电池,其功率转换效率据报道在10 cm2以上的模块中最高。

“我们的工作证明了钙钛矿技术与工业工艺的兼容性以及其进入市场的潜力。这对新加坡来说是个好消息,新加坡正寻求增加其能源需求的太阳能使用。”

ERI @ N的第一作者兼研究员李佳博士说:“我们已经首次展示了共蒸发钙钛矿太阳能电池的出色可扩展性。这一步骤将加速这项技术从实验室到工业的过渡。”

彩色钙钛矿太阳能电池可利用更多的表面积来利用阳光

利用相同的技术,研究人员随后制造了钙钛矿太阳能电池和微型模块的彩色半透明版本,从而在整个不同颜色范围内实现了相似的功率转换效率度量。

这些结果证明了热蒸发方法在生产用于各种光电应用的各种基于钙钛矿的太阳能器件中的多功能性。

NTU副总裁(战略与合作关系)是该论文的共同主要作者Subodh Mhaisalkar教授,他说,这些发现为新加坡和其他国家的城市环境打开了大门,比以往任何时候都可以更有效地利用阳光的力量。

“太阳能微型模块可以在摩天大楼的外墙和窗户上使用,而当前的硅太阳能电池板不透明并且会挡住光线,因此无法使用。建筑物所有者将能够在建筑设计中结合使用半透明彩色太阳能电池,从而收获更多的太阳能而又不损害建筑物的美学品质。”同时也是NTU能源研究所执行主任(ERI @ N)的Mhaisalkar教授说。

NTU材料科学与工程学院的联合主要作者,Nripan Mathews副教授说:“这项工作凸显了NTU钙钛矿研究的广度和深度。世界上没有其他团队致力于研究钙钛矿钙钛矿在一个屋顶下提供了无限的可能性。从用于建筑物的大面积太阳能电池,高效钙钛矿硅串联设备到发光二极管,我们的团队受到鼓舞,致力于解决加快技术部署所面临的关键挑战。”

新加坡国立大学新加坡太阳能研究所(SERIS)首席执行官Armin Aberle教授发表了独立的看法,他说:“这项工作代表了高效大面积钙钛矿太阳能电池的首次展示。我们将与NTU紧密合作,在新加坡开发30%效率的钙钛矿/硅串联太阳能电池。”

NTU团队现在正在考虑将钙钛矿和硅太阳能电池集成在一起,以制造串联太阳能电池。使用成本有效且可扩展的工艺制造的这种配置可以在不降低生产成本的同时,大大提高单位面积的太阳能发电量。

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