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太阳能电池材料可以回收光等轻质颗粒

发表于:2020-09-24 09:22:03    

来源:金硕物理化学

钙钛矿材料可以回收轻质颗粒-这一发现可能会导致新一代价格适中的高性能太阳能电池

科学家发现,一种很有前途的材料,称为混合卤化钙钛矿,可以回收光。他们相信这一发现可以大大提高太阳能电池的效率。

杂化卤化钙钛矿是一组特殊的合成材料,它们已成为科学研究的主题,因为它们似乎有望在太阳能领域掀起一场革命。钙钛矿太阳能电池既便宜又易于生产,但在短短几年内,其能效几乎与目前大多数家用太阳能电池板中所使用的硅一样高。

通过显示它们也可以进行优化以回收光,这项新研究表明这可能仅仅是个开始。太阳能电池通过吸收来自太阳的光子产生电荷而工作,但是该过程也相反,因为当电荷重新结合时,它们可以产生光子。研究表明,钙钛矿细胞具有再吸收这些再生光子的额外能力,这一过程称为“光子回收”。这会在单元内部产生集中效果,就好像使用透镜将大量光聚焦在一个点上一样。

根据研究人员的说法,这种回收光子的能力可以相对轻松地加以利用,以创建能够突破太阳能电池板能效极限的电池。

这项研究建立在既定的合作基础之上,不仅关注这些材料在太阳能电池中的用途,而且还关注发光二极管的用途,并由卡文迪许物理学教授,圣约翰学院院士Rid Friend进行。剑桥大学。这项研究是与牛津大学的Henry Snaith和阿姆斯特丹的AMOLF的FOM学院的Bruno Ehrler团队合作进行的。

Felix Deschler是这项研究的相应作者之一,与卡文迪许实验室的钙钛矿研究团队合作。他说:“这充分证明了这种材料的质量,为最大化太阳能电池的效率打开了大门。利用这种现象所需的制造方法并不复杂,并且应该大大提高该技术的效率,远远超过我们迄今为止所能达到的水平。”

基于钙钛矿的太阳能电池于2012年首次进行测试,并取得了巨大的成功,以至于在2013年,《科学杂志》将其评为年度突破之一。

从那时起,研究人员在提高这些细胞将光转化为电能的效率方面取得了快速进展。最近的实验产生了大约20%的功率转换效率-这个数字已经可以与硅电池相比。

通过显示基于钙钛矿的细胞也可以回收光子,这项新研究表明它们可以达到远远超过此的效率。

这项研究在《科学》杂志上进行了报道,涉及到将激光照射到500纳米厚的碘化钙钛矿中。钙钛矿接触时会发光,因此该团队能够根据其发出的光来测量样品内部的光子活性。

研究人员在激光照到胶片上的附近,发现了近红外光。然而,至关重要的是,还从远离激光照射样品的位置检测到了这种发射,以及由低能光子组成的第二种发射。

该研究的主要作者路易斯·米格尔·帕佐斯·奥顿说:“低能成分使电荷能够长距离传输,但除非回收光子,否则高能成分将不存在。” “回收是硅等材料根本没有的一种品质。这种效果将很多电荷集中在很小的体积内。这些是由入射光子与材料本身制造的光子的组合产生的,这就是提高其能量效率的原因。”

作为研究的一部分,PazosOutón还制造了钙钛矿型背接触式太阳能电池的首个演示。事实证明,这种单电池能够从激光接触点传输超过50微米的电流。距离远大于研究人员的预期,并且是样品内发生多次光子循环事件的直接结果。

现在,研究人员认为钙钛矿太阳能电池的效率可能比迄今为止高得多。通讯作者Rid Friend表示:“我们能够证明光子在我们自己的电池中发生了循环,这一事实尚未得到优化以产生能量,这是非常有希望的。” “如果我们能够利用这一点,将会在能源效率方面带来巨大的收益。”

责任编辑:小牛

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