硅基太阳能电池可能很快就会在阳光下大放异彩,因为研究人员找到了一种方法,可以在不影响效率的情况下,以更低的成本使新兴替代品变得更强大。
钙钛矿太阳能电池近年来,太阳能电池(PSC)作为太阳能技术的未来已展现出希望,但有一个问题——为了使其持久,它们需要昂贵的修复。这一切都将发生改变,让 PSC 重回正轨。
来自瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的一组研究人员利用现有的 PSC 技术重新开始设计,以寻找更好的解决方案,使原本低成本的材料足够稳定,能够应对任何太阳照射。
钙钛矿与其说是一种单一矿物,不如说是一种具有特定化学式的金字塔状晶体结构。
金属和卤化物的某些组合能够有效地吸收光和转移电荷,这使得它们成为光伏电池的绝佳候选者。
不仅如此,它们的组件便宜、重量轻且易于组装,使其具有潜在的多功能性和成本效益。
在过去的十年里,它们将太阳辐射转化为电能的效率猛增——从 2009 年的不到 4% 上升到现在超过20%,将它们放在触手可及的范围内匹配 26.3%尖端硅基电池的效率。
基于硅的太阳能电池目前是太阳能行业的主力,因为它具有成本效益并且足够坚固,可以承受烈日的持续高温。
但近年来,硅光伏发电的发展进展缓慢,几乎没有取得进展。
有些人怀疑我们是否支持错了方向; PSC太阳能电池理论上可以超越硅并达到超过30%。
但由 PSC 制成的高效电池必须与硅相匹配,才能在天气条件下长期保持稳定。到目前为止,他们还没有。
为了提高 PSC 的效率,研究人员尝试添加不同的材料,这些材料可以快速有效地传输电子间隙(称为空穴)。
迄今为止最好的材料之一是硫氰酸亚铜 (CuSCN),但它与 PSC 的配合效果不佳。
但在寻找替代方案后,洛桑联邦理工学院的研究人员认为他们可能已经找到了让 CuSCN 和 PSC 发挥良好作用的方法。
该团队找到了一种将垫片夹在中间的方法氧化物和 60 纳米厚的 CuSCN 片与钙钛矿层之间的薄金接触。
因此,PSC 现在可以在 60 摄氏度(140 华氏度)的高温下交付货物 1,000 多个小时,而最大效率的成本仅为 5%。
这可能还不足以让 PSC 屋顶电池很快得到推广,但按照这个速度,我们肯定可以预期这种新的太阳能技术即将出现。
随着太阳能超出预期,我们能做的任何事情来保持这种势头都将是可再生能源的胜利。
显然,未来几年 PSC 太阳能电池将“关注这一领域”。
这项研究发表于科学。