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中美大学联袂 晋升30%钙钛矿光电转换效力
发表于>2019-05-17 17:27:05
来源:集邦新能源网
 做为最受迎接的可再生能源产业,太阳能光伏发电领域竞争剧烈,身为后起之秀,钙钛矿太阳能电池正虎视眈眈盯着硅晶电池的太阳能市占率第一宝座。

美国纽约大学、耶鲁大学、约翰霍普金斯大学与中国北京大学、电子科技大学联袂合作,近日宣布已打破以后钙钛矿电池商业化难题,将光电转换效力从13%晋升到17%。

比年来科学家发现钙钛矿在太阳能光伏发电方面的应釉墼勖潜力,使其光电转换效力在 9 年间晋升 6 倍,从 2009 年的 3.8% 提高到如今的 22.7%,更有不少研究团队透过串叠设计将硅与钙钛矿结合,将光电转换效力打破至25%。

但世上也没那么双全的工作,钙钛矿并非全能的技术,该种太阳能电池含有毒元素铅、并存在遇热衰减成就,科学家也难以在钙钛矿晶体上均匀覆涂电子传输层(electron transport layer,ETL)。虽然如今科学家已研收回无铅或是无机钙钛矿解决部分成就,试验室电池的转换效力也逐年提高,更已到达小规模商业化,但如何应用低本钱办法均匀覆涂 ETL 层,不停是科学家绞尽脑汁想打破的障碍。

太阳能光伏发电布局很像三明治、通常都是层层叠叠堆起,而钙钛矿电池由上至下为玻璃、导电玻璃 FTO、带负电的 ETL、光敏层、正电的空穴传输层(HTM)和金属电极,ETL 与 HTM 地位则会根据分歧钙钛矿设计互换,而所谓的 PIN 布局等于 HTM→光敏层(i)→ETL。

纽约大学坦登工程学院化学与生物分子系助理传授 Andre D. Taylor 表示,这类电池以后挑衅在于,要怎么组装才不会破坏电池其余布局?因此目前 PIN 的 ETL 设计研究非常少。

此中最为常见技术为旋涂法(spin-coating),利用向心力将 ETL 溶液散布在钙钛矿基底上,但是这种技术仅限于小规模涂布,也不得当当今的卷对卷(roll-to-roll)大型钙钛矿制程,采纳此办法也会让 ETL 散布不均匀,进而低落太阳能电池机能。

因此团队透过喷涂 ETL 办法,大大削减钙钛矿本钱,并可利用该办法杀青大规模覆涂,让科学家打造大型太阳能板之余,还可确保电池机能。为进一步晋升电池机能,研究也利用化合物苯—丁酸甲基酯(PCBM)来改良导电性、提高光捕获机能。

与其余办法相比,钙钛矿光电转换效力已从 13% 提高到 17%、晋升幅度高达 30%,研究更显示可大大削减电池缺点。

Taylor 指出,团队的喷涂办法简洁、再现性佳(reproducible)又可扩大规模。采纳该喷涂办法或许可大大改良钙钛矿太阳能电池效力,并有望为 pin 型钙钛矿太阳能电池技术铺路。该研究目前已发表在《Nanoscale》。

中国太阳能光伏网(fdtyn.com)任务编辑:肖舟

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