上海11月17日訊（編輯 黃君芝）一組來自加拿大的工程師們已經(jīng)開發(fā)出了一種新的太陽能電池，其電壓和效率在同類產(chǎn)品中都是最高的。據(jù)悉，這種新型全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池使用了兩層鈣鈦礦，利用不同波長的光，加上特殊的表面處理，以減少浪費(fèi)的能量。
在光伏領(lǐng)域，鈣鈦礦是一種特別有前途的材料，它正在向硅的王位發(fā)起沖擊。它不僅能從陽光中吸收能量，而且更薄、更輕、更靈活，制造起來更容易、更便宜。
就效率而言，鈣鈦礦在過去十多年的時間里大幅上升，從2009年的不到4%上升到2021年的超過25%，現(xiàn)在已經(jīng)可以與硅相媲美。在所謂的串聯(lián)電池中，它的工作效果甚至更好。在串聯(lián)電池中，多層材料相互堆疊，以收集來自太陽的不同波長的光。例如，鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽能電池的效率最近超過了30%的里程碑。
在上述最新的研究中，一個來自多倫多大學(xué)的工程師團(tuán)隊創(chuàng)造并測試了一種全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池。說到這兒，可能就有人要問了，一個太陽能電池怎么可能是全過氧化物而仍然是串聯(lián)的呢？
研究人員解釋稱，這是因?yàn)樵摬牧系暮穸群突瘜W(xué)成分可以被調(diào)整，使其能夠利用太陽光譜的不同部分，因此兩種不同的材料可以結(jié)合在一個設(shè)備中。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《自然》雜志上。
“在我們的電池結(jié)構(gòu)中，頂部的鈣鈦礦層有一個更寬的帶隙，可以很好地吸收光譜中的紫外線部分，以及一些可見光，”該研究的共同作者Chongwen Li說，“底層有一個狹窄的帶隙，它更多地被調(diào)整到光譜的紅外部分。在這兩者之間，我們覆蓋的光譜比硅覆蓋的光譜更多。”
使用這種設(shè)計，該團(tuán)隊報告說，一個尺寸為1平方厘米（0.15英寸）的太陽能電池的最大效率為27.4%，這將是這種類型的電池的新紀(jì)錄，并且對于任何類型的太陽能電池來說都令人印象深刻。
此外，這一新型全鈣鈦礦串聯(lián)電池確實(shí)在另一方面取得了新的紀(jì)錄——電壓表現(xiàn)。該團(tuán)隊測量的開路電壓為2.19伏，是所有此類電池中最高的。
研究人員表示，這兩個令人印象深刻的數(shù)據(jù)都是由于在鈣鈦礦吸光層和攜帶電子的層之間的界面上進(jìn)行了調(diào)整。研究小組發(fā)現(xiàn)，電場在整個鈣鈦礦的表面并不一致，這意味著一些電子會流失到電路中。因此，研究小組添加了一層被稱為1,3-丙二銨（PDA）的薄涂層，它使表面的電荷分布更均勻。
該團(tuán)隊表示，未來的工作將集中在通過使電池更穩(wěn)定、增加電流和擴(kuò)大電池的尺寸來提高太陽能電池的效率。
