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美国加州大学伯克利分校开发一种在单个光伏电池中放入两种钙钛矿的技术

2016-11-18 216浏览 标签: 美国钙钛矿太阳能

2016117日,加州大学伯克利分校宣布开发了一种在单个光伏电池中放入两种钙钛矿的技术,并称其为迈向更廉价,更易于使用的钙钛矿太阳能电池的重大进展。

钙钛矿太阳能电池是将有机分子与无机元素混合在一起形成的,可以将光转变为电能。但相比于常见的硅基太阳能电池,钙钛矿电池更易于制造,更便宜,并且可以用在柔性基板上。不过钙钛矿电池的光转化率极难突破20%,而加州大学伯克利分校开发的这种新型钙钛矿技术可以实现平均稳态太阳光转化效率18.4%,其中较高值为21.7%,峰值效率则能高达26%。不仅高于普通钙钛矿电池,该技术的转化率也高于大部分电子设备和家庭用多晶硅太阳能电池所能达到的10-20%的效率。

该项研究取得这样的成就要归功于一种新的将两种钙钛矿太阳能材料结合到一起形成“分级能带”的技术,这使得太阳能电池几乎可以吸收可见光全光谱。之前的将两种钙钛矿材料合并的尝试都因为两种材料互相影响导致它们的电子性能都下降而失败了。

诸如钙钛矿和硅这样的半导体材料可以吸收特定波长的光,但是对其他波长的光吸收效率很低。将不同种类的钙钛矿结合在一起,可以让两种钙钛矿分别吸收不同波段的太阳光进而提高转换率。将两种钙钛矿材料制成串接太阳能电池的关键是一层六边形氮化硼的单原子层,就像一层铁丝网一样把两层钙钛矿互相分开。该研究中,这两种钙钛矿材料一种吸收1eV的光子,另一种吸收能量为2eV的光子。而氮化硼单层使得两种钙钛矿可以协同工作,吸收1eV2eV范围内所有颜色的光统统用于发电。

该项技术实现的超高太阳光转化效率足以令世界瞩目,但它还有潜力加入更多种钙钛矿层,使其吸收光谱范围更宽,太阳光转化效率更高。此外,该项技术还使用了卷对卷生产方式,便于大规模生产。

    该项研究受美国能源部,美国国家科学基金会以及美国海军研究办公室支持。


  动态链接:http://news.berkeley.edu/2016/11/07/major-advance-in-solar-cells-made-of-cheap-easy-to-use-perovskite/

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