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钙钛矿串联电池的新效率记录效率

2022/4/21 22:38:20      材料来源:化合物半导体

德国研究团队开发出效率达24%的有机和钙钛矿基吸收串联电池


德国的一个研究小组开发出一种串联太阳能电池,其效率达到 24%——根据转化为电能的光子比例来衡量。这创造了一个新的世界纪录,即迄今为止用这种有机和钙钛矿基吸收的组合所能达到的最高效率。

 

该太阳能电池由Wuppertal大学的Thomas Riedl 小组与其他人共同开发,包括:科隆大学物理化学研究所的研究人员,以及来自波茨坦(Potsdam)大学、图宾根(Tübingen)大学、Helmholtz-Zentrum Berlin大学和杜塞尔多夫的Max-Planck-Institut für Eisenforschng研究所的项目合作伙伴。

 

《自然》杂志上已经发表了这些研究结果,标题为“具有氧化铟互连的钙钛矿/有机串联太阳能电池”(Perovskite/organic tandem solar cells with indium oxide interconnect)。

 

在目前的研究中,有机半导体被用于紫外线和可见光部分,而钙钛矿可以有效地吸收近红外线。其实过去已经探索过类似的材料组合,但现在研究团队成功地大大大幅提高了它们的性能。

 

在项目开始时,世界上最好的钙钛矿/有机串联电池的效率约为 20%。在Wuppertal大学的领导下,科隆研究人员与其他项目合作伙伴一起,能够将这一数值提高到了前所未有的 24%。“为了达到如此高的效率,必须将太阳能电池内材料之间的界面损失降到最低。”科隆大学物理化学研究所的 Selina Olthof 说,“为了解决这个问题,Wuppertal的研究小组开发了一种所谓的互连结构,将有机电池和钙钛矿电池进行电子和光学耦合。”

 

作为互连,在太阳能电池中集成了一层薄薄的氧化铟,其厚度仅为 1.5 纳米,以尽可能的降低损耗。科隆的研究人员在评估接口和互连的能量和电气特性方面发挥了关键作用,以确定损耗过程并进一步优化组件。Wuppertal的研究小组进行的模拟表明,采用这种方法,未来可以实现效率超过 30% 的串联电池。

 

上图(左侧)显示了Wuppertal大学太阳模拟器中的接触式串联太阳能电池,以及(右侧)科隆大学使用的光电子光谱法测量能级的设备。

 

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