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采用第三代太阳能电池的双面串联结构对14种材料进行完美优化是非常有效的。

来源:网络 2021-02-21 13:20:09

GB/T1597-1988基于带隙工程的高效率钙钛矿/硅双层单层太阳能电池原理图。图片来源:自然能源在线版

根据最近发表在英国自然能源杂志上的一项新研究,一个国际联合小组报告了制造钙钛矿/硅双层单芯片电池的成功。在室外条件下,双面系列太阳能电池比任何商业硅太阳能电池板都更有效。这也是第一次通过实验清楚地证明了双面系列电池的效率。

钙钛矿型太阳能电池是以钙钛矿有机金属卤化物半导体为吸收材料的第三代太阳能电池,具有成本低、光电转换效率高、商业潜力大等特点。

研究小组分析了钙钛矿带隙,以便在各种真实光和反照率条件下进行最佳电流匹配。新的双面系列太阳能电池由硅层和钙钛矿层组成,许多其他化合物同时结合在一起。由于钙钛矿带隙窄,透明背电极的器件结构依赖反照率来增强底部电池的电流生成,增强钙钛矿顶部电池的电流生成。

然后,该小组首次报告了在单面am1.5g(太阳转换系统标准测试参考光谱)照射下,经认证的双面串联结构的功率转换效率超过25%的认证结果,并且在一个室外试验场的发电密度高达2600万wcm-2。在比较了不同反照率下的性能后,该小组得出结论,双面钙钛矿/硅系列太阳能电池的扩散反照率优于单面钙钛矿/硅系列太阳能电池。

这个系列设备的复杂性是主要的挑战,研究人员说。这项研究涉及14种材料,每种材料都被称为完美优化。

虽然传统的系列太阳能电池也可以通过吸收额外波长的光来转换成电能,但科学家们已经表明,使用双面串联结构可以超过目前公认的系列配置的性能极限。这种新系统是由传统硅基和钙钛矿组成的另一层串联组合而成,不仅可以收集更多的能量,还能捕捉到许多从地面反射和散射出来的原本被浪费的光,从而提高了系列太阳能电池的效率。