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研究人员创造出这种物质的单晶的钙钛矿太阳能电池
科技科学
赵朝照
2017-08-29 19:19:13
[ 搜索者-全球财贸网导读 ] 光伏转换被认为是对能源需求增长的最终解决方案,然而传统的硅基太阳能电池的生产成本很高,而且生产本身也需要大量的能源消耗。另一方面,基于钙钛矿的新型混合有机-无机

 光伏转换被认为是对能源需求增长的最终解决方案,然而传统的硅基太阳能电池的生产成本很高,而且生产本身也需要大量的能源消耗。另一方面,基于钙钛矿的新型混合有机-无机太阳能电池不仅成本低廉,而且具有灵活性,因此被广泛应用于最有前景的下一代光伏转换技术之一。

  自2009年首次报道以来,在短短7年时间里,钙钛矿太阳能电池的光伏转换效率从3.81%飙升至22.1%,这一前所未有的增长推动了全球对新能源效率记录的追求。然而,在过去的两年里,尽管距离预测的理论极限为31%,钙钛矿太阳能电池效率的增长速度还是大大减慢。因此,研究人员正在探索进一步提高钙钛矿太阳能电池性能的新策略。

  目前的钙钛矿太阳能电池是基于多晶硅的CH3NH3PbI3薄膜的,因此不可避免地有许多影响设备性能的晶粒和晶界缺陷。研究人员已经努力生产出大量的CH3NH3PbI3晶体,它展示了特殊的光伏性能,如长时间的扩散长度和光能生成的电荷载体的寿命,但事实证明,在钙钛矿的太阳能电池体系结构中,大量晶体的集成具有挑战性。

  现在,科研人员成功地将单晶CH3NH3PbI3薄膜直接在电子采集FTO / TiO2衬底上,如图1所示。他们利用温度梯度和毛细管效应在生长过程中,使他们能够生产高质量的单晶薄膜紧密集成在FTO / TiO2上。这证明,FTO / TiO2是用于钙钛矿太阳能电池的最广泛应用的电子收集衬底,使后续的设备制造直接

  实际上,单晶CH3NH3PbI3薄膜显示出优异的光伏性能。与多晶硅薄膜相比,在单晶CH3NH3PbI3薄膜中,时间分辨的光致发光具有较长的载体寿命,如图2(a)所示。当一个TiO2电子收集层加入FTO玻璃时,由于TiO2 / 钙钛矿界面的有效电子提取,电荷载体的寿命大幅下降。

  结果显示,该设备的光电转换效率为8.78%,这是迄今为止所报告的单晶钙钛矿太阳能电池的最高水平。研究小组表示,该系统有很大的改进空间,而且随着材料和设备的不断优化,他们相信,在可预见的未来,单晶的钙钛矿太阳能电池将与多晶硅相匹敌。

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