多伦多工程大学、西北大学和托莱多大学之间的合作产生了一种全钙钛矿串联太阳能电池，具有极高的效率和创纪录的电压。该原型设备展示了这种新兴光伏技术克服与传统硅太阳能电池相关的关键限制的潜力，同时还提供了更低的制造成本。
虽然近年来硅太阳能电池取得了令人瞩目的进步，但由于材料特性，它们的效率和成本存在固有的局限性。钙钛矿技术可以克服这些限制，但直到现在，它的表现还没有发挥出全部潜力。最新的研究确定了一个关键原因，并指出了前进的方向。
传统的太阳能电池由纯度极高的硅晶片制成，生产成本高昂。相比之下，钙钛矿太阳能电池由纳米尺寸的晶体制成，这些晶体可以分散到液体中并使用低成本、成熟的技术旋涂到表面上。
钙钛矿的另一个优点是，通过调整晶体薄膜的厚度和化学成分，制造商可以有选择地“调整”被吸收并转化为电能的光的波长。
近日发表在《自然》杂志上的一项研究成果中 ，国际研究团队使用了两层不同的钙钛矿层，每一层都调整到太阳光谱的不同部分，以生产所谓的串联太阳能电池。
串联设计使电池能够产生非常高的开路电压，从而提高其效率。但关键的创新来自于该团队分析了钙钛矿层（光被吸收并转化为激发电子）与相邻层（称为电子传输层）之间的界面。
该团队将一种称为 1,3-丙二铵 (PDA) 的物质涂覆到钙钛矿层的表面。尽管涂层只有几纳米厚，但效果却大不相同。
该团队的原型太阳能电池面积为 1 平方厘米，并产生 2.19 电子伏特的开路电压，这是全钙钛矿叠层太阳能电池的记录。其功率转换效率测得为27.4%，高于目前传统单结硅太阳能电池的记录。该电池还通过了科罗拉多州国家可再生能源实验室的独立认证，效率为 26.3%。
该团队使用行业标准方法测量新电池的稳定性，发现它在连续运行 500 小时后仍保持初始效率的 86%。
该团队对什么限制了钙钛矿太阳能电池的大带隙部分的关键界面——与电子提取层的连接——有了深入的化学理解。这些来自基础科学的见解，结合创新的材料工程策略，将继续推动该领域向前发展。
研究人员现在将专注于通过增加流经电池的电流、提高稳定性和扩大电池面积来进一步提高效率，以便将其扩大到商业规模。确定层间接口所起的关键作用也为未来可能的改进指明了方向。获 取 更多硬科技 前沿访问：https://byteclicks.com
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