------開創(chuàng)溶液處理太陽能電池轉(zhuǎn)化效率新紀(jì)錄

 

由英國牛津大學(xué)科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，以違反直覺的方式，用低光敏性的氧化鋁（Al2O3）替代光激發(fā)能力良好的二氧化鈦（TiO2）作為電極，將溶液可處理的太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率提升至10.9%，創(chuàng)造了新的紀(jì)錄。他們認(rèn)為這是因?yàn)檠趸X能夠充當(dāng)惰性支架，迫使電子停留其中，并通過超薄的吸收體層進(jìn)行傳送。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《科學(xué)》雜志上。

 

研究人員談到，雖然含有砷化鎵的太陽能電池的效率最高可達(dá)28%左右，但此次無疑開創(chuàng)了溶液可處理的固態(tài)太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率記錄。同時(shí)，這一轉(zhuǎn)化率還有望在未來數(shù)年急速提升。

 

但在吸收光子并生成電子的光電過程中，基本的能量損失會(huì)逐步上升。為了克服這些損失，此前的研究試圖將厚度為2納米至10納米的鍍鋅層（ETA），附加到二氧化鈦電極的內(nèi)表面，以增強(qiáng)電流密度和電壓。而之前帶有ETA層的太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率僅為6.3%，科學(xué)家分析這很可能與二氧化鈦導(dǎo)致的電子混亂和低遷移率有關(guān)。因此他們?cè)诖舜蔚难芯恐懈挠醚趸X作為電極，其所生成的光激電子能被保留在ETA層內(nèi)，而不會(huì)降低氧化物內(nèi)的能級(jí)水平。同時(shí)，使用氧化鋁電極還具有多種優(yōu)勢，例如它能顯著提升電子的傳送速度，迫使電子快速穿過鈣鈦礦ETA層，并同時(shí)提高電壓。這一改進(jìn)也能使太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率從8%左右提升至10.9%。因?yàn)檠趸X充當(dāng)了中尺度的支架，而不在光致激發(fā)中發(fā)揮任何作用。

 

科研人員表示，這項(xiàng)工作使低成本的溶液處理太陽能電池離晶體半導(dǎo)體的完美性能又近了一步，也為今后的研發(fā)開辟了廣泛的可能性。他們還期望通過使用新型的鈣鈦礦和其他半導(dǎo)體，或是擴(kuò)展光的吸收范圍等途徑，使得電池未來的效率能夠得到進(jìn)一步提升。