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電子阻擋實現效率達18.5%的碳電極鈣鈦礦太陽能電池

發布日期:2022-05-05

核心提示:德國和瑞士科學家們共同開發了一種使用碳電極的鈣鈦礦太陽能電池,其效率高達18.5%,且在連續光照500小時后仍能保留82%。雖然這
 德國和瑞士科學家們共同開發了一種使用碳電極的鈣鈦礦太陽能電池,其效率高達18.5%,且在連續光照500小時后仍能保留82%。雖然這種電池的效率遠遠落后于其他鈣鈦礦太陽能裝置,但它是全程采用低溫工藝生產的,因此很有可能實現低成本、大規模生產,由此使得這種方法值得進一步探究。

目前人們普遍認為,在不久的將來的某個時候,鈣鈦礦太陽能電池將進入大規模生產,并實現遠超當今技術的太陽能產量。但是,人們仍在通過許多不同的途徑探究具體的材料和裝置結構而使之超越研究階段,且每種途徑都有各自的優點和缺點。

創造電池觸點允許產生的電流從中流出就是其中一個例子。

由弗勞恩霍夫太陽能系統研究所主導的科學家們在一篇最新發表的論文中表示:“[目前常用的]金屬接觸電極會由于在表面上擴散金屬雜質而加快鈣鈦礦太陽能電池的降解。在鈣鈦礦太陽能電池中使用化學惰性、堅固的碳素石墨電極——即碳基鈣鈦礦太陽能電池(C-PSC)——取代金屬觸點可以從根本上解決這個問題。C-PSC基于工業化成熟的印刷技術而具備環境壓力處理能力,因此頗具商業化前景。”

他們繼續解釋說,C-PSC電池出現了另一種問題,導致碳電極與鈣鈦礦層交界處有性能損失。為了克服這一問題,弗勞恩霍夫太陽能系統研究所ISE與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科學家們合作開發了一種阻擋層,可以放置在兩者之間。

他們在電池活性層上沉積了另一種鈣鈦礦結構,并借助各種成像技術確定這一附加層可以阻止電子朝“錯誤”的方向運動并提升電池性能。

他們在最近發表于《先進能源材料》上的“在采用可印刷低溫碳電極的高效(18.5%)鈣鈦礦太陽能電池中使用二維鈣鈦礦作為電子阻擋層”一文中解釋了這種方法。正如標題所示,該小組制造的電池效率高達18.5%,且在太陽光照射500小時后仍能保持82%的效率。而沒有阻擋層的對照裝置初始效率達到了15.7%,但在光照200小時后損失了63%的效率。

該小組總結道:“我們相信,使用二維鈣鈦礦作為電子阻擋層(EBL)的方法有助于為未來高效、長期穩定地實踐開發全印刷C-PSC鋪平道路。”


 
 
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