低成本钙钛矿太阳能电池创下效率记录

2015-01-10

韩国工程师开发的复合钙钛矿太阳能电池取得了创纪录的20.1%的电力转换效率。

重要的是，新细胞 -本周杂志上描述了自然- 还回避了困扰其他钙钛矿太阳能电池的性能变化问题。

在过去几年中，杂化钙钛矿的晶体结构引起了太阳能光伏行业和研究界的关注。

第一个报道的钙钛矿电池于 2009 年开发，产生的效率值为仅3.5%。但自 2012 年以来，效率显着提高。

根据一个社论于自然材料，“混合钙钛矿材料的卓越性能可能会彻底改变可再生能源领域，其廉价太阳能电池的功率转换效率可与硅光伏器件相媲美”。

研究人员正在研究的材料不仅比硅更丰富、更便宜，而且还非常善于吸收光。

根据一篇文章来自麻省理工科技评论2013 年 8 月写道，“传统的硅太阳能电池板使用厚度约为 180 微米的材料，而新型太阳能电池使用不到 1 微米的材料来捕获相同量的阳光。此外，颜料是一种半导体，可以有效传输当光照射到它时产生的电荷”。

这些材料也相对容易融入工作装置中：颜料可以铺在一片玻璃上，并覆盖几层其他材料，使电子能够在细胞中移动——有点像像三明治一样。

IEEE的Spectrum指出然而，两个主要障碍阻碍了钙钛矿太阳能电池的“快速进展”。

第一个问题是，电池的功率转换效率通常会根据测量方式的不同而变化。

这种性能变化 - 称为滞后现象- 在上述内容中强调自然材料社论，引起了人们对所报告的效率值的有效性的担忧。

其次，研究人员一直致力于扩大钙钛矿细胞捕获并转化为电能的光波长范围。这样做对于实现与硅电池相当的效率是必要的。

Sang Il Seok 和同事韩国化学技术研究院将一种更知名的钙钛矿材料——溴化甲基铵铅——与一种称为甲脒碘化铅的类似化合物混合在一起。

后一种材料很有前途，因为它可以进一步吸收近红外光，但之前的测试表明它可能不稳定。

在测试了不同的组合后，研究人员最终选择了甲脒和甲基铵钙钛矿的 85:15 混合物。他们的电池被证明相对稳定，平均效率为 18.4%。

研究人员据说正是这种混合物造就了破纪录的 20.1% 电池效率2014 年 11 月，科罗拉多州戈尔登的美国国家可再生能源实验室证实了这一点。

牛津大学钙钛矿研究员 Henry Snaith 表示：“就绝对效率而言，这可能是迄今为止报道的最高水平。”告诉 IEEE 的 Spectrum。