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《Imec的钙钛矿硅串联电池效率为27.1％，超过独立硅太阳能电池》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2018-08-05

  • 作为Solliance和EnergyVille的合作伙伴，比利时鲁汶的纳米电子研究中心imec报告称其四端钙钛矿硅串联光伏电池的太阳能转换效率为27.1％，击败了效率最高的独立硅太阳能电池。据估计，钙钛矿材料的进一步改造可将效率提高至30％以上。

    imec 和EnergyVille的博士研究员Manoj Jaysankar说：“我们两年来一直在研究这种串联技术，与以前版本最大的区别在于钙钛矿吸收剂的改造和加工，调整其带隙以优化硅串联配置的效率。”

    Imec 和 EnergyVille薄膜光伏组织负责人Tom Aernouts总结道：“在工业硅光伏上添加钙钛矿可能是进一步提高光伏效率最具成本效益的方法，因此，我们邀请所有正在寻求更高效率光伏价值链的公司与我们合作并探索这条充满希望的道路。”

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  • 《瑞士硅-钙钛矿太阳能电池效率达25.2% 创新纪录》
    • 来源专题：集成电路制造与应用
    • 编译者：shenxiang
    • 发布时间：2018-06-21
    • 据外媒NewAtlas报道，硅一直是太阳能电池技术的首选材料，因为其具有价格低廉、稳定且高效等特别。不幸的是，硅太阳能电池的转换效率正快速接近其理论极限，但将其与其他材料配对可能有助于突破该上限。现在，瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL)和瑞士电子与微技术中心(CSEM)的研究人员已经开发出一种新的硅和钙钛矿太阳能电池组合技术，并报告了25.2％的效率纪录-这是这种太阳能电池组合技术的全新记录。 目前市场上的硅太阳能电池的效率最高可达20％到22％，这并不差，但并不能使该技术有更大的发展空间。近年来，钙钛矿作为一种理想的替代品，其效率从2009年的3.8％提高到2016年的20％以上。尽管如此，它的价格比普通硅太阳能电池贵，并且具有其自身的效率上限。 在一个太阳能电池中使用钙钛矿和硅可能有助于发挥这两种材料的优势。钙钛矿在将绿光和蓝光转换为电能方面效果更好，而硅专用于红光和红外光，因此它们可以捕获更宽的光谱范围。 “通过结合这两种材料，我们可以最大限度地利用太阳光谱并增加发电量，”该研究的作者FlorentSahli和JérémieWerner表示。“我们所做的计算和工作表明，30％的效率应该很快就能实现。” 该团队的新型硅-钙钛矿太阳能电池已经实现了25.2％的效率。这超过了2015年研发的由单晶硅太阳能电池和钙钛矿型太阳能电池层叠而成的串联结构的太阳能电池，其效率仅为13.7%。这些串联电池的主要障碍在制造过程中。通常，钙钛矿将作为液体沉积在表面上，但硅的质地使其变得困难。它由大约五微米高的大量“金字塔”结构组成，可以更好地捕捉和吸收光线。 Sahli表示：“到目前为止，制造钙钛矿/硅串联电池的标准方法是弄平硅电池的‘金字塔’，但这会降低其光学性能，并因此降低其性能，然后将钙钛矿电池沉积在其顶部。它还增加了制造过程的步骤。” 在这项研究中，科学家首先使用蒸发来创建覆盖‘金字塔’的无机基层。然后，通过旋涂将液体有机溶液加入，其渗入基层的孔隙中。最后，团队将衬底加热到150°C（302°F），这样钙钛矿就会在顶部结晶，形成覆盖整个硅表面的薄膜。研究人员表示，这个过程相对简单，只需几个额外的步骤就可以结合到现有的生产线中。这将有助于新的串联电池生产，而不会使成本过高。
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  • 《钙钛矿/晶硅串联太阳电池创下25.2%光电转换效率记录》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2018-09-12
    • 传统单结晶硅太阳电池由于固有的禁带宽度特性，受到肖克利•奎伊瑟效率极限制约，转换效率极限值只能达到 29.4%，无法突破 30%效率大关，而串联结构太阳电池（双结或者多结）为科学家提供了突破极限效率的可能。瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）Christophe Ballif教授课题组和瑞士电子与微技术中心（CSEM）的研究人员合作开发出一种新型的钙钛矿（Perovskite）/单晶硅（Si）双端接触的串联电池，获得了高达25.2%的光电转换效率，刷新了该类型太阳电池转化效率的世界纪录。研究人员利用热蒸发和旋涂方法直接在晶硅底电池上沉积钙钛矿太阳电池薄膜，形成了双端接触的钙钛矿/单晶硅串联电池。其中硅底电池（禁带宽度1.1 eV）负责吸收近红外光谱，钙钛矿顶电池（禁带宽度1.6 eV）负责吸收紫外和可见光，从而实现太阳光谱的更大范围吸收和利用（太阳光的吸收截止点达到了1200 nm）。扫描电镜和原子力显微镜测试结果显示，钙钛矿薄膜电池均匀覆盖了底部的单晶硅电池。在一个标准太阳光照射下（受照面积为 1.42 cm2），Perovskite/Si串联电池平均稳态性能参数分别为短路电流密度19.5 mA cm−2、开路电压1.78 V、填充因子73%，最终获得了高达25.2%的稳态光电转换效率，通过了弗劳恩霍夫太阳能系统研究所检测实验室（Fraunhofer ISE CalLab）的测试认证，创造了双端接触 Perovskite/Si串联电池效率新高。更为重要的是，该串联电池的制备工艺简单易于放大，且与现有的电池生产线匹配，因此展现出了广阔的商业前景。下一步研究人员将对单电池制备、串联工艺和设计进行优化，以尽快让该类串联电池突破30%的效率大关。该项研究利用简单的制备工艺制造了钙钛矿/晶硅双端接触的串联电池，整合了两种太阳电池的优势，实现了太阳光谱更宽范围的响应，创造了该类电池转换效率的新记录，为提高太阳电池效率降低发电成本提供了新思路。相关研究成果发表在《Nature Materials》 。
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