耐热钙钛矿-硅叠层太阳能电池研制成功

新加坡国立大学科学家研制出一种耐热钙钛矿-硅叠层太阳能电池。该电池不仅光电转换效率超过34%,更在65℃高温下连续运行1200小时后,性能几乎保持不变。相关研究成果发表于最新一期《科学》杂志。

目前,硅基太阳能电池已广泛应用于全球各地的屋顶与田野,但其性能正逐渐逼近理论极限。为提升发电效率,科学家让硅与极具潜力的材料——钙钛矿“联姻”,形成叠层结构,以期在同一面积内吸收更多阳光、产生更多电力。这类被称为“钙钛矿-硅叠层太阳能电池”的混合器件,虽已实现接近35%的转换效率,但其长期稳定性仍是制约发展的瓶颈问题之一。

以往研究多将此类电池性能衰减归因于钙钛矿材料本身,而最新研究发现,问题出在连接钙钛矿与硅层的超薄分子层上。团队制备出一款高效钙钛矿-硅叠层太阳能电池,并在持续光照与高温下测试其表现。结果显示,钙钛矿本身性能稳定,但负责在层间传输电荷的“空穴传输层”,即自组装单层(SAM)却开始失效。SAM在受热时会逐渐失去有序结构,扰乱电流通路,导致电池性能下降。

为解决这一问题,团队研发出一种新型SAM,并在此基础上设计出新型叠层太阳能电池。测试结果显示,其光电转化效率突破34%。而且,在65℃高温环境中连续运行1200小时后,该电池仍能保持96%以上的初始性能,这在钙钛矿太阳能电池中实属难得。

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