從Joule雜志了解到，美國能源部國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）科學(xué)家開發(fā)了一種全鈣鈦礦疊層太陽電池，稱是迄今為止所有非III-V技術(shù)中效率最高的柔性薄膜太陽電池。

該結(jié)構(gòu)基于一種稱為Apex Flex的新型寬帶隙鈣鈦礦復(fù)合層，可以承受熱、光和運(yùn)行測(cè)試，同時(shí)提供可靠的高壓。隨著原子層沉積（ALD）的發(fā)展，這種新材料被描述為“由具有親核羥基和胺官能團(tuán)的超薄聚合物組成的成核層，用于使共形的低導(dǎo)電鋁氧化鋅層成核。”


研究人員解釋說，疊層電池的兩末端結(jié)構(gòu)對(duì)于制造高性能設(shè)備特別具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樾枰嗷?ldquo;調(diào)諧”不同的電池材料以防止它們?cè)谀承┕庹諚l件下限制彼此的性能。他們指出，如果這個(gè)問題得到解決，那么在去除了兩個(gè)透明觸點(diǎn)和一個(gè)潛在的基板后，疊層電池可以更輕，更便宜。

研究人員解決了兩個(gè)主要挑戰(zhàn)，其一涉及連接團(tuán)隊(duì)的新型寬帶隙鈣鈦礦，由于氧化銦錫的厚復(fù)合層引起的分流，在以前的設(shè)計(jì)中，互連區(qū)域包含小的分流路徑降低了效率。在兩種鈣鈦礦材料之間，NREL的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)新的復(fù)合層，同時(shí)保留了通用的體系結(jié)構(gòu)和制造范例，對(duì)制造進(jìn)行一些周到的更改，創(chuàng)建了密集且薄的復(fù)合層，消除了分流路徑，并且比以前的技術(shù)薄約80％。

其二部分涉及新的寬帶隙鈣鈦礦層，該層能夠承受熱，光和運(yùn)行測(cè)試，同時(shí)提供可靠的高壓。先前設(shè)計(jì)中的瓶頸與材料的不穩(wěn)定性有關(guān)-光會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)的化學(xué)偏析并導(dǎo)致效率下降，由于碘化物-溴化物鹵化物的偏析而導(dǎo)致的寬間隙子電池中的大電壓損失。第二個(gè)問題團(tuán)隊(duì)通過減少溴的量，使用不同的分子合金來改變?cè)搶拥木w結(jié)構(gòu)來解決，將材料的帶隙調(diào)整到了損耗大大降低的水平，結(jié)果是：具有高穩(wěn)定性和效率的連續(xù)可調(diào)帶隙電池。

NREL研究人員稱，這種成分調(diào)整可以使1.73電子伏特的帶隙鈣鈦礦具有高而穩(wěn)定的電壓。通過結(jié)合這些進(jìn)展，研究人員制造出了兩端子全鈣鈦礦疊層太陽電池，在剛性基板上的功率轉(zhuǎn)換效率為23.1％，在柔性塑料基板上的功率轉(zhuǎn)換效率為21.3％。



研究人員表示：“在單個(gè)太陽電池中配對(duì)多個(gè)金屬鹵化物鈣鈦礦吸收劑將實(shí)現(xiàn)真正差異化的太陽能技術(shù)，該技術(shù)具有高效，低成本和輕巧的特點(diǎn)。這項(xiàng)合作努力使全鈣鈦礦薄膜更接近商業(yè)現(xiàn)實(shí)，我們很高興看到它們?cè)诓痪玫膶碓诂F(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。”

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