文/陳根

長(zhǎng)期以來(lái),硅一直是太陽(yáng)能電池的黃金標(biāo)準(zhǔn),但現(xiàn)在它正開始達(dá)到極限。同時(shí),鈣鈦礦已成為下一個(gè)具有潛力的太陽(yáng)能材料。事實(shí)上,自從大約十年前鈣鈦礦突然出現(xiàn)在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域以來(lái),它就以驚人的速度打破了太陽(yáng)能電池的效率記錄。其中,硅或鈣鈦礦的效率通常達(dá)到20%左右。

在這樣的背景下,將硅與鈣鈦礦配對(duì)的串聯(lián)太陽(yáng)能電池則成為突破單電池效率極限的一個(gè)有希望的選擇。就在五年前,串聯(lián)式太陽(yáng)能電池的最高效率為13．7%,兩年前達(dá)到了25．2%,今年早些時(shí)候這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到了27．7%。

現(xiàn)在,由柏林亥姆霍茲ZentrumBerlin(HZB)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)成功地將串聯(lián)硅鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率提高到29．15%。這已經(jīng)接近30%的里程碑,離35%的理論極限也不再遙遠(yuǎn)。

之所以硅與鈣鈦礦配對(duì)的串聯(lián)能取得優(yōu)異的效果,是因?yàn)樗鼈兾詹煌ㄩL(zhǎng)的光——硅重要集中在光譜的紅色和紅外部分,而鈣鈦礦則擅長(zhǎng)綠光和藍(lán)光。

為了制造這種新的裝置,研究小組從一種具有1．68ev禁帶的鈣鈦礦化合物開始。隨后,他們開發(fā)出了一種新的底物,其由基于咔唑的甲基取代分子制成,可以幫助電子更加有效地流經(jīng)電極。

目前,太陽(yáng)能電池是在1平方厘米(0．2平方英寸)的樣品中進(jìn)行測(cè)試的,但是研究人員表示,將其擴(kuò)大到更實(shí)際的尺寸應(yīng)該是一件相對(duì)簡(jiǎn)單的事情。

事實(shí)上,29．15%的效率不僅是這項(xiàng)技術(shù)的記錄,而且在NREL圖表中處于整個(gè)新興光伏類別的最頂端,此外,新型鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的特點(diǎn)是在持續(xù)暴露于空氣和模擬陽(yáng)光下300多小時(shí)內(nèi)性能穩(wěn)定,而無(wú)需封裝保護(hù)。

這一研究展示了太陽(yáng)能電池未來(lái)的再一可能性,現(xiàn)在,這項(xiàng)描述這項(xiàng)新工作的研究成果已經(jīng)發(fā)表在《Science》上。