近日，德國的一個研究小組開發了一種串聯太陽能電池，其光電轉換效率達到了24%。據悉，這創下了一個新的世界紀錄，即使用有機和過氧化物基吸收劑的組合達到的最高效率。
傳統的太陽能電池技術主要基于半導體硅，現在被認為是“已經達到性能極限” 了。因此，開發新的太陽能技術，為能源轉型做出決定性貢獻，這一點非常重要。
在新研究中，科學家結合了兩種替代吸收材料。他們使用了有機半導體，這是一種在特定條件下可以導電的碳基化合物。然后與基于鉛鹵化合物的鈣鈦礦搭配，它們具有優異的半導體性能。
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化為電能。這可以通過所謂的串聯電池來實現，其中不同的半導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。過去已經探索過類似的材料組合，但現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/有機串聯電池的效率約為20%。在伍珀塔爾大學的領導下，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Selina Olthof 博士說：“為了實現如此高的轉化效率，必須將太陽能電池內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揮了關鍵作用，以確定損耗過程并進一步優化組件。伍珀塔爾小組的模擬結果表明，未來可以通過這種方法實現效率超過30%的串聯電池。
該研究論文題為“Perovskite–organic tandem solar cells with indium oxide interconnect”，已發表在《自然》期刊上。
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