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据物理学家组织网8日报道,澳大利亚新南威尔士大学科学家与UtmoLight公司合作,让一块30厘米×30厘米、孔径面积676平方厘米的钙钛矿太阳能电池实现了23.5%的光电转换效率,比此前基准高出0.6个百分点,创下大面积钙钛矿太阳能电池转换效率世界纪录。
这项世界纪录表明,钙钛矿太阳能技术即便放大到比实验室电池(通常面积约为1平方厘米)更大的面积,也能保持高效率,凸显其规模化制造和广泛用于太阳能组件的潜力。而且,最新进展不只是刷新一项效率纪录,更在于研究中使用的材料和器件,可从实验室电池走向工业应用。
钙钛矿被普遍视为极具潜力的下一代太阳能材料。它能把阳光高效转化为电能,又有着低成本制造的前景。一个被看好的研究方向,是让它与传统硅电池叠成串联太阳能电池。二者各取太阳光谱的不同波段,协同把更多阳光变成电能。未来,钙钛矿有望作为附加层,越来越多地叠在现有硅电池之上,让制造商不必等比例扩大面积,也能提高发电量。
然而,钙钛矿尚难胜任广泛的光伏应用。一旦暴露于湿气、热量和长期日照,它会降解,这给长期稳定性、耐久性和可靠的大规模制造带来巨大挑战。此外,钙钛矿组件越大,越要在大面积上精准控制组件的均匀性、结晶和缺陷情况,以及电气互联性等,从实验室小样品放大,步步都是难以逾越的坎。
另外,传统钙钛矿太阳能电池中,通常要使用一层氧化镍,以防短路。但氧化镍也会和钙钛矿发生不良反应,埋下不稳定隐患。
在最新研究中,团队以材料创新和不同的电池制造路径,省去了氧化镍层,不仅简化了工艺,而且提升了所得电池的光电转换效率。
团队计划在未来几个月制造面积2.8平方米的全尺寸组件,这正是商业光伏组件的尺寸,同时把效率测试推向更大规模,以进一步验证成果。他们期待更大的钙钛矿电池能达到18%至19%的效率,不过,要让这项技术得到广泛应用,仍需在效率、可重复性和长期稳定性上继续攻关。
(文章来源:科技日报)
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