新型器件結(jié)構(gòu)大幅提升鈣鈦礦太陽能電池效率

用于促進鈣鈦礦太陽能電池工業(yè)生產(chǎn)的簡化結(jié)構(gòu)。港城大供圖

近日，香港城市大學(xué)(以下簡稱港城大)成功研發(fā)出新型器件結(jié)構(gòu)，可大幅提升鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性和效率，并簡化生產(chǎn)工序、降低成本。相關(guān)研究發(fā)表于《科學(xué)》。

“這項技術(shù)使生產(chǎn)鈣鈦礦太陽能電池的過程變得更容易且成本更低，同時延長了電池的使用壽命，進一步推動太陽能技術(shù)發(fā)展。”港城大化學(xué)系教授朱宗龍說。

鈣鈦礦可以將陽光高效轉(zhuǎn)化為電能，并在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。為研發(fā)出一種更長壽、轉(zhuǎn)化效率更高的新型太陽能電池，研究團隊開發(fā)出兩項新技術(shù)。一是將電池結(jié)構(gòu)原有的空穴選擇層與鈣鈦礦層合二為一，精簡了生產(chǎn)程序;二是電子傳輸層改用耐熱性極佳的無機物質(zhì)二氧化錫，代替了傳統(tǒng)的富勒烯及浴銅靈等有機物質(zhì)，大大提升器件運作的穩(wěn)定性。

在港城大從事博士后研究工作的高丹鵬表示，研究提出的器件結(jié)構(gòu)是當(dāng)前鈣鈦礦太陽能電池中最簡單的設(shè)計，對推動這類電池的產(chǎn)業(yè)化有極大優(yōu)勢。團隊提出的創(chuàng)新技術(shù)無需慣用的有機物質(zhì)傳輸層，不僅能有效降低生產(chǎn)過程的物料成本，還可大幅簡化生產(chǎn)步驟。

研究顯示，團隊在改善二氧化錫層的氧空位缺陷后，器件的能源轉(zhuǎn)化效率已超25%。同時，器件在嚴(yán)格測試狀態(tài)下連續(xù)運作2000小時仍能維持超95%的效率。這一表現(xiàn)超越了傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池，并符合業(yè)界所定的關(guān)于器件壽命的多個基準(zhǔn)。

“我們研發(fā)的技術(shù)有可能在5年內(nèi)應(yīng)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)。”朱宗龍表示，這項關(guān)于太陽能電池的研究將對全球能源市場造成深遠(yuǎn)影響，并有助于加快市場向可再生能源轉(zhuǎn)型。下一步，團隊將專注于研究如何將這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)應(yīng)用于更大的鈣鈦礦太陽能模組，進一步提升相關(guān)技術(shù)的效率和可擴展性。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adq8385