NREL科学家以23.1％的效率构建全钙钛矿串联太阳能电池

2020-10-21 10:41

导读：美国研究人员开发了一种新的宽带隙钙钛矿层，称为Apex Flex，他们声称该层能够承受热，光和运行测试，同时提供可靠的高压。他们使用这种材料在刚性基板上构建了23．1％的功率转换效率，在柔性塑料上构建了21．3％的串联太阳能电池。

美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）的科学家开发了一种钙钛矿串联太阳能电池，它声称是迄今为止所有非III－V技术中最高效的柔性薄膜太阳能电池。

该设备基于一种称为Apex Flex的新型宽带隙钙钛矿复合层，据说该复合层能够承受热，光和运行测试，同时提供可靠的高压。随着原子层沉积（ALD）的发展，这种新材料被描述为“由具有亲核羟基和胺官能团的超薄聚合物组成的成核层，用于使共形的低导电铝氧化锌层成核。”

研究人员解释说，串联电池的两端结构对于制造高性能设备特别具有挑战性，因为需要将彼此不同的电池材料“相互调节”，以防止它们在某些光照条件下限制彼此的性能。他们指出，如果这个问题得到解决，由于去除了两个透明触点和一个衬底，串联电池可以更轻，更便宜。

NREL科学家以23.1％的效率构建全钙钛矿串联太阳能电池

他们解决了两个主要挑战，这是由于氧化铟锡的厚复合层导致的分流，以及由于碘化物－溴化物卤化物的偏析而导致的宽间隙子电池中的大电压损失。这两个问题中的第一个是通过建立致密且薄的复合层来解决的，第二个是通过减少溴的量来解决的，这将材料的带隙调整到了损耗大大降低的水平。

NREL小组认为这种成分调整可以使1．7电子伏特的带隙钙钛矿具有高，稳定的电压。“通过结合这些进步，我们制造出了两端子全钙钛矿串联太阳能电池，在刚性基板上的功率转换效率为23．1％，在柔性塑料基板上的转换效率为21．3％，”它进一步解释。

研究合著者Axel Palmstrom表示：“在单个太阳能电池中配对多个金属卤化物钙钛矿吸收剂将实现一种真正与众不同的太阳能技术，该技术具有高效，低成本和轻巧的特点。这项合作使全钙钛矿膜更接近于商业现实，我们很高兴在不久的将来看到它们的实际应用。”

新的钙钛矿材料在Joule上发表的《 Enable Enable Flexible All－Perovskite Tandem Solar Cells》中进行了介绍。

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