登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《硅与钙钛矿联手提升太阳能电池转化效率》

  • 来源专题：印刷电子
  • 编译者： nano
  • 发布时间：2016-01-17

  • 硅与钙钛矿联手提升太阳能电池转化效率. 日期： 2016-01-15日， 英国科学家发现，硅与钙钛矿联手将有神奇的功效：转化效率提高几个百分点。短期内，硅在太阳能材料的主导地位是不会被取代的。不过不可否认，钙钛矿这种新兴材料正在取得越来越多的人的关注。它能迅速提高效率而且成本较低，其截然不同的结构赋予了独特的电性能，进而成为太阳能领域的新宠。现在，牛津大学物理学家，同时也是钙钛矿大家 Henry?Snaith 领导的团队证明了一件事：传统的硅电池和新兴的钙钛矿电池的结合可以将太阳能转化效率提升几个百分点。他们认为， “ 硅 - 钙钛矿 ” 串联设备具备将效率提高到超过 25% ，而现有的使用硅的商业化设备只有 17-20% 。虽然测量结果是在实验室环境下进行的，但研究人员相信这种制备方法最终会被采用，而它的效率将比市面上最好的硅板的还要高出一截。由硅组成的高性能太阳能电池串联设备，在实验室中的效率已经达到了 40% 。但由于需要极其复杂的制备过程，这种设备非常昂贵。

92浏览量
原文链接
相关报告

  • 《转化效率提升22%，钙钛矿太阳能电池性能退化问题得解》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-03-21
    • 钙钛矿太阳能电池有望提高光电转换效率，但其存在一个最大的缺陷——在阳光的照射下，其性能会随着时间的流逝而退化。来自美国、中国和韩国的科学家团队在最新一期《自然》杂志撰文指出，他们对钙钛矿太阳能电池的表面进行了简单的处理，解决了退化问题，扫清了薄膜太阳能电池技术应用道路上的最大障碍。 钙钛矿是一组与矿物质钙钛氧化物拥有相同原子排列（晶体结构）的材料，“家族成员”之一金属卤化物钙钛矿因在高效节能薄膜太阳能电池领域极具应用潜力而备受关注。钙钛矿太阳能电池的制造成本比硅基太阳能电池低得多，但其存在一个最大的缺陷——长期暴露在光照下，其性能退化，如果能妥善解决这一问题，将有助于太阳能技术“飞入寻常百姓家”。 最新研究负责人、美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程教授杨阳解释称，针对太阳能电池缺陷，科学家们目前常见的处理方法是在其表面沉积一层有机离子，使表面带负电。虽然这种处理方法旨在提高钙钛矿太阳能电池的能量转换效率，但它也使得电池表面堆积了太多电子。而这会破坏原子有序排列的稳定性，随着时间的推移，钙钛矿太阳能电池的效率会越来越低，最终使其无法商业化。 鉴于这一发现，团队找到了解决电池性能退化的方法，让带正电的离子与表面带负电的离子配对，这使表面电子变得更中性且稳定。 团队测试了经过处理后的太阳能电池在能加速电池老化的条件下以及模拟阳光全天候照明情况下的耐久性。结果表明，这些电池能在2000多个小时内保持最初光电转化效率的87%。相比之下，在同样条件下，经历相同时间后，未经处理的太阳能电池性能下降到原来的65%。 研究人员表示：“我们的钙钛矿太阳能电池是迄今为止报道的效率最稳定的电池之一，我们的最新研究为钙钛矿太阳能电池技术商业化和广泛采用奠定了基础，业界人士可以在此基础上进一步开发和完善这一技术，以设计出更稳定的钙钛矿太阳能电池。”
    81浏览量
    原文链接

  • 《Science:31.25%效率的钙钛矿/硅双结太阳能电池的界面钝化》
    • 来源专题：先进材料
    • 编译者：李丹
    • 发布时间：2023-11-12
    • 来自材料牛 导读 通过最大化每单位面积产生的电力，可以加快光伏（PV）的部署，因为现在PV系统的成本分布主要由系统平衡组件（如安装系统、布线、人力和逆变器）主导，而不是PV面板的成本。这种系统平衡成本与安装面积大致成比例，并且有利于具有高功率与面板面积比的PV技术。然而，结晶硅（C-Si）太阳能电池的最高功率转换效率（PCE）为26.8%，接近理论极限29.5%。在太阳照射条件下，克服这种PCE限制的唯一经验证方法是将几种互补的光活性材料（即多个结）组合在一个单一器件中（3）。在迄今为止报道的不同类型的多结设计中，c-Si与金属卤化物钙钛矿的组合在串联太阳能电池中一直是研究的焦点，因为它具有高PCE和低制造成本的潜力。 金属卤化物钙钛矿结合了多种关键特性，适用于有效的多结光伏，包括高吸收系数和尖锐的吸收边缘，具有长扩散长度的双极电荷传输，以及可调的组成能隙（Eg）。薄膜钙钛矿太阳能电池可以直接沉积在c-Si电池的正面，以降低热化损失并将可实现的PCE范围扩展到>30%。单片两端串联结构的性能潜力通过报告的在1平方厘米照射面积上高达33.7%的PCE得到了证明。迄今为止报告的大多数高效串联电池使用一个Si晶片，其前表面经过机械或化学抛光，或者具有比钙钛矿层厚度更小的适应性亚微米纹理（通常为500纳米至1毫米）。这种平面或纳米纹理的正面拓扑结构——通常通过蚀刻PV行业中常用的制备成几微米高度的金字塔——使得可以使用标准的溶液在基体上面沉积无针孔的钙钛矿薄膜。然而，这种修改以光学性能为代价，因为串联电池的正面是平坦的，并且当使用亚微米级的Si纹理时，因为非均匀性的溶液处理的使钙钛矿膜平坦化。因此，由于缺乏反弹效应，这些电池设计在串联的正极处呈现了更多的反射损失。总的来说，串联器件的正面具有金字塔纹理可以限制反射损失，因为它可以吸收邻近金字塔反射的光线，而Si晶片两侧都具有纹理则可以提高对红外光的吸收能力。 我们先前报道了一种混合的两步沉积方法，将热蒸发和旋转涂相结合，以使钙钛矿层覆盖在微米级Si金字塔上，从而在后表面和前表面都具有纹理的钙钛矿/c-Si串联电池中进行了覆盖。尽管这些串联电池由于前面的金字塔纹理而具有较高的光电流，但非辐射复合损失相当大。其中一个挑战是迄今为止大多数报告的顶表面钝化方法不能直接适用于微米级纹理，因为它们涉及从液体溶液中沉积纳米级有机层。并且，这些加工路线通常在这种表面纹理上产生非均匀（不完全）的涂层。 成果掠影 鉴于此，洛桑联邦理工学院微电子研究所Xin Yu Chin在之前的工作基础上，利用磷酸化合物在两个不同的角色中来钝化界面缺陷，设计了一种串联器件，将钙钛矿层覆盖在具有微米级金字塔纹理的硅底部电池上，以提高光电流。在处理序列中使用添加剂，调节钙钛矿的结晶过程，并减轻发生在钙钛矿顶部与电子选择性接触（富勒烯C60）之间的复合损失。我们展示了一个有效面积为1.17平方厘米的器件，实现了31.25%的认证功率转换效率。相关研究成果以“Interface passivation for 31.25%-efficient perovskite/silicon tandem solar cells”为题，发表在顶级期刊《Science》上。 核心创新点 本文的核心创新点是通过在钙钛矿/C-Si太阳能电池中采用具有微米级纹理的硅片、优化钙钛矿沉积过程并使用磷酸基团进行界面钝化，成功减轻了非辐射复合损失，实现了高达31.25%的电池转换效率。 成果启示 本文确定并减轻了发生在具有微米级纹理的硅片的钙钛矿/c-Si串联电池界面的非辐射复合损失，这是c-Si光伏中使用的工业标准。使用Me-4PACz减少了钙钛矿/HTL界面的电压损失，而在钙钛矿沉积序列中加入FBPAc减少了钙钛矿/C60 ETL界面的电压损失，并导致具有较大结晶领域的更有利的钙钛矿微观结构。通过XPS和SIMS成像，可以看到FBPAc存在于钙钛矿顶部表面，并通过其磷酸基团与钙钛矿中的铅缺陷发生配位作用。总的来说，将具有微米级纹理的c-Si、使用混合的两步法在此纹理上均匀沉积的1毫米厚钙钛矿吸收层以及吸收层两侧的磷酸基团结合起来，以改善界面钝化效果，实现了一个独立认证的31.25% PCE的串联电池。这些结果表明，如何将具有标准工业微米级纹理的c-Si太阳能电池升级，以将其PCE提高到>30%。 原文详情： 原文详情:Xin Yu Chin et al. Interface passivation for 31.25%-efficient perovskite/silicon tandem solar cells.Science381,59-63（2023）.DOI:10.1126/science.adg0091.
    624浏览量
    原文链接