苏网记者采访了一位85后追光者,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授。
近日,他和团队成功制备出大面积全钙钛矿叠层太阳能电池,并将其稳态光电转换效率提高至24.2%,刚刚被评为2020年度中国
光学十大进展应用研究类项目。
十年勠力 见证新生代太阳能电池崛起
钙钛矿太阳能电池是近年来蓬勃兴起的新型太阳能电池技术。它的成本低,制备温度只需100度(传统晶硅太阳能电池需要1000度
方法是电镀铜/锡/镍,其材料成本更低、电导率更高,但由于技术不成熟,目前几乎无量产应用。此外,近年也出现了激光转印技术,通过激光无接触地将浆料挤压到电池表面,可降低银浆损耗并印刷更细的栅线,有望替代丝印
进一步提升转换效率至26%乃至30%以上,目前研发进展较快的主要有背接触以及钙钛矿叠层。
图表:晶体硅电池技术升级路线图
资料来源:第十五届中国太阳级硅及光伏发电研讨会,钧石能源
钙钛矿无疑是当下材料领域的明星,有机-无机杂化钙钛矿具有引人瞩目电子和光电特性,在包括太阳能电池、发光二极管(LED)、光电探测器等许多设备中有着巨大的应用潜力。当前研究较多是多晶材料,但与之相比
,这表明这种脆性晶体具有显著的柔性(上图e)。尽管单晶钙钛矿薄膜的柔性并非特别出色,但已经有希望应用于高效柔性薄膜太阳能电池和可穿戴设备中。
单晶钙钛矿薄膜弯曲测试示意图。图片来源:Nature
,太阳能电池开始兴起并发展至今,现在应用比较普遍的是硅基太阳能电池。此外,还有无机半导体薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等。 不同太阳能电池结构不一样,比如
IBC 电池和 HIT 电池产业化尚未成熟,而 HBC 电池在保留二者优势的同时也保留了工艺难度,目前 HBC 电池仍处在研发阶段。
2.3.2 钙钛矿/HIT 叠层电池:提升晶硅太阳能电池转换效率极限
晶硅太阳能电池实验室效率已接近极限,钙钛矿/晶硅叠层电池有望成为未来研发方向。光伏市场的 90%由晶硅太阳能电池所占据,目前实验室报道的晶硅电池效率最高已达到26.63%,在逐渐逼近其效率极限
通过使用富勒烯衍生物C60吡咯烷-3-甲酸(CPTA)材质的自组装单层膜(Sam)对电池的氧化锡(SnO2)层进行化学修饰加以抑制。研究人员表示,他们采用这种方法克服了钙钛矿太阳能电池性能的两个最常
在国家重点研发计划的支持下,上海科技大学物质学院宁志军课题组在非铅钙钛矿太阳能电池方面取得重要进展。通过器件结构的改进将锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压提高到了0.94 V,实现了12.4%的光电
锡基钙钛矿正在成为解决铅钙钛矿的毒性和理论效率限制的有前途的替代材料。但是,锡基钙钛矿太阳能电池的电压和效率远低于铅基体系。上海科技大学宁志军团队开发了一种具有较高能级的茚-C60双加合物被用作
介观钙钛矿电池,通过在两个子电池之间的接触区域施加大约1公斤/厘米2的压力,机械地堆积在硅底电池上。
再采用磁控溅射法在空穴选择层上沉积氧化铟锡对电极,并作为顶电池的后接触电极。研究人员声称已经找到
了理想厚度的对电极,能减少反射光损耗。
这两个电池的有效耦合,确保了成品电池75.6%的高填充系数。这种优化的、双面钙钛矿太阳能电池用做晶硅异质结底电池的串联顶部电池,在1.43平方厘米的有效面积内
振兴与美国加州大学洛杉矶分校教授杨阳、苏州大学教授王照奎合作,针对钙钛矿太阳能电池的电子传输材料进行了深入研究,通过溶剂热方法设计出一种新型的电子传输材料氧化锡包覆氧化锌核壳纳米结构(ZnO@SnO2