太阳能是向更环保、更可持续的做法过渡的核心。全球向可持续能源的转变对高效太阳能电池的先进光伏材料产生了需求。本文讨论了用于高效太阳能电池的光伏材料的最新发展。2023年，多份期刊发表了多项研究，探讨光伏材料增强以提高太阳能电池效率。下面将讨论其中一些值得注意的研究。
用微型CPV推进光伏技术
在2023年6月发表的一项最新研究中，研究人员解决了聚光光伏（CPV）面临的挑战，该技术使用高效多结太阳能电池和光学器件来集中阳光，以提高能源生产。该研究介绍了新型微型CPV，重点是将太阳能电池和光学元件小型化以降低成本。Micro CPV旨在利用新的系统架构和高通量制造方法，在降低材料体积的同时保持高电气效率。
该研究强调技术进步、与微型发光二极管显示器制造等行业的协同作用以及组装工艺的发展，以促进微型CPV的商业应用。这种微规模方法实现了创新的模块架构，如集成跟踪和混合CPV/硅光伏系统，为屋顶安装和空间受限场景等各种应用提供了更好的性能和成本效益。这项研究强调了微型CPV在低成本、高效光伏发电方面的潜力。
优化钙钛矿材料提高室内太阳能效率
另一项研究也于2023年6月发表在《今日材料通讯》杂志上，重点是推进室内钙钛矿太阳能电池（IPSCs），为物联网（IoT）设备高效供电。利用钙钛矿太阳能电池（PSCs）的进展和对IoT日益增长的需求，该研究采用机器学习（ML）来预测对高效IPSCs至关重要的不同钙钛矿成分的带隙。ML模型被称为带隙预测模型（BPM），可以准确预测钙钛矿带隙，从而确定适合IPSC的材料。
该研究通过相关矩阵和SHAPley分析来评估影响带隙的关键特征的重要性。所选的钙钛矿材料在BPM的指导下，在室内照明下表现出超过35%的效率，显示出开发用于室内应用的高效IPSC的潜力。这种方法简化了钙钛矿成分的选择，以实现可持续和节能的室内环境。
提高SHJ太阳能电池的效率
在另一项研究中，研究人员探讨了沉积温度对用于硅异质结（SHJ）太阳能电池的氢化本征非晶硅薄膜的影响。研究发现，较低的沉积温度（140–200°C）导致（i）a-Si:H薄膜的密度降低，阻碍了表面钝化能力。然而，额外的氢等离子体处理（HPTs）显著提高了低温沉积膜的钝化质量。研究结果强调了对优异的表面钝化和较少缺陷的（i）a-Si:H块体的需求，以优化电荷载流子收集。
光伏用平衡溴
在另一项新的研究中，研究人员引入了一种突破性的方法，以最大限度地发挥溴化小分子受体（SMA）在有机太阳能电池（OSCs）中的潜力。尽管溴在调节能级和结晶度方面具有独特的优势，但由于不希望的膜形态，高性能溴化SMA是罕见的。
该研究通过战略性地溴化中心单元（CH20、CH21和CH22）而不是传统的端基来应对这一挑战。这一创新增强了分子间堆积和结晶度，同时减轻了空间位阻问题。值得注意的是，基于PM6:CH22的OSC实现了19.06%的破纪录效率，展示了通过在CH系列SMA上精确溴化实现高性能OSC的巨大潜力。这项研究强调了实现溴优势最大化和克服其局限性所需的微妙平衡，为有机光伏的发展开辟了新的途径。
绿色太阳能创新
在2023年4月的一项研究中，研究人员探索了四元化合物铜锰锡硫化物（Cu2MnSnS4）作为薄膜太阳能电池（TFSC）的潜在吸收半导体。该研究系统地研究了影响性能的各种参数，如活性材料厚度、掺杂浓度、缺陷密度、工作温度和金属接触。
最这项研究强调了与传统选择相比，这些材料在环境和成本方面的优势，标志着太阳能领域的重大发展。
结论
用于高效太阳能电池的光伏材料的最新进展突出了可持续能源解决方案的前景。Micro CPV引入了一种新的方法，将太阳能电池小型化以提高效率和降低成本，为创新的模块架构铺平了道路。对室内钙钛矿太阳能电池的研究证明了机器学习在材料选择方面的集成，为物联网设备实现了卓越的效率。SHJ太阳能电池中（i）a-Si:H膜的优化强调了表面钝化在实现24%以上的效率方面的关键作用。
平衡小分子受体中溴的突破性方法在有机太阳能电池中展示了破纪录的效率，而Cu2MnSnS4的探索表明了一种具有环境和成本优势的潜在吸收半导体。这些发展共同有助于实现更绿色的未来。
