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新型太陽(yáng)能電池挑戰(zhàn)效率理論極限

電力網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2023-07-13 10:58:34
目前,幾乎所有商用太陽(yáng)能電池都是由硅制成的。硅基電池只能將窄頻帶的光轉(zhuǎn)化為電能,超出或低于該范圍太多的光要么直接通過(guò),要么作為熱量散失,這導(dǎo)致硅基電池的理論效率極限約為29.4%。

理論上,如果在硅層的頂部堆疊一種將其他頻段范圍的光轉(zhuǎn)化為電能的材料,這個(gè)極限可能會(huì)提高。鈣鈦礦就是非常適合的材料,因?yàn)樗朴谖战咏t外光譜的光。但事實(shí)證明,要高效利用它很困難,因?yàn)?ldquo;任性”的電子在轉(zhuǎn)化為電流之前就被重新吸收到晶體中了。

而現(xiàn)在,兩個(gè)研究小組找到了讓鈣鈦礦與硅適配,實(shí)現(xiàn)更高效率的方法。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Xin-Yu Chin和同事通過(guò)兩步法使硅和鈣鈦礦協(xié)同工作。他們先在硅基電池上涂一層緊密貼合的前體,然后再加入第二層化學(xué)品,使其與前體反應(yīng)形成鈣鈦礦,設(shè)備效率達(dá)31.2%。

Chin指出,這一過(guò)程減少了硅-鈣鈦礦界面的缺陷,從而增加了可用于產(chǎn)生電流的電子數(shù)量。

在另一項(xiàng)研究中,德國(guó)亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心的Silvia Mariotti和同事將液態(tài)哌嗪二氫碘酸鹽注入鈣鈦礦層,也能減少“任性”的電子,效率達(dá)32.5%。

上述兩項(xiàng)研究近日發(fā)表于《科學(xué)》。

“效率驚人。”英國(guó)劍橋大學(xué)的Kyle Frohna說(shuō),然而這樣的效率實(shí)現(xiàn)僅限于比商業(yè)用途所需尺寸小得多的太陽(yáng)能電池。

5月,英國(guó)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池公司牛津光伏證明了鈣鈦礦硅串聯(lián)電池可以大規(guī)模生產(chǎn),盡管其效率為28.6%,略低于上述效率。

“如果能大規(guī)模生產(chǎn)這種產(chǎn)品就太棒了,唯一需要注意的是,要確保它們能夠穩(wěn)定、持續(xù)地產(chǎn)生電能。”Frohna說(shuō)。

來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)



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