近日，德國的一個研究小組開發(fā)了一種串聯(lián)太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率達到了24%。據(jù)悉，這創(chuàng)下了一個新的世界紀(jì)錄，即使用有機和過氧化物基吸收劑的組合達到的最高效率。
傳統(tǒng)的太陽能電池技術(shù)主要基于半導(dǎo)體硅，現(xiàn)在被認(rèn)為是“已經(jīng)達到性能極限” 了。因此，開發(fā)新的太陽能技術(shù)，為能源轉(zhuǎn)型做出決定性貢獻，這一點非常重要。
在新研究中，科學(xué)家結(jié)合了兩種替代吸收材料。他們使用了有機半導(dǎo)體，這是一種在特定條件下可以導(dǎo)電的碳基化合物。然后與基于鉛鹵化合物的鈣鈦礦搭配，它們具有優(yōu)異的半導(dǎo)體性能。
由于陽光由不同的光譜成分（即顏色）組成，因此高效的太陽能電池必須將盡可能多的陽光轉(zhuǎn)化為電能。這可以通過所謂的串聯(lián)電池來實現(xiàn)，其中不同的半導(dǎo)體材料組合在太陽能電池中，每種材料吸收不同范圍的太陽光譜。在目前的研究中，有機半導(dǎo)體用于光的紫外和可見光部分，而鈣鈦礦可以有效地吸收近紅外光。過去已經(jīng)探索過類似的材料組合，但現(xiàn)在研究團隊成功地提高了它們的性能。
在項目開始時，世界上最好的鈣鈦礦/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合作伙伴一起將這一效率提高到了前所未有的24%。
科隆大學(xué)Selina Olthof 博士說：“為了實現(xiàn)如此高的轉(zhuǎn)化效率，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，我們開發(fā)了一種所謂的互連體，將有機子電池和鈣鈦礦子電池以電子和光學(xué)方式耦合起來。”
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，以盡可能降低損耗。科隆的研究人員在評估界面和互連的電氣特性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，以確定損耗過程并進一步優(yōu)化組件。伍珀塔爾小組的模擬結(jié)果表明，未來可以通過這種方法實現(xiàn)效率超過30%的串聯(lián)電池。
該研究論文題為“Perovskite–organic tandem solar cells with indium oxide interconnect”，已發(fā)表在《自然》期刊上。
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