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在钙钛矿太阳能电池的开发上转换效率提高至约16%

时间:2019-09-01 来源: 关键字:钙钛矿太阳能电池   光伏电池转换效率   光伏技术   

太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。日本物质材料研究机构(NIMS)11月2日宣布,在钙钛矿太阳能电池的开发上,在单元(发电元件)面积达1cm2以上,转换效率提高至约16%的同时,还通过了作为实用化基准的可靠性测试。

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某太阳能电板

制作的钙钛矿太阳能电池的转换效率分布,PCE为转换效率。(出处:日本物质材料研究机构)

这是通过将电子和空穴(电洞)提取层采用的材料由有机物变更为无机物等方法实现的,是NIMS光伏发电材料部门部门长韩礼元等的研发小组的成果。已于10月30日在《科学》杂志在线版公开。

在钙钛矿太阳能电池的开发上,报告了具有高转换效率的研究成果大多单元面积小(约0.1cm2)、可靠性也比较低。因此,要想实现实用化,扩大单元面积和提高可靠性成为当务之急。

研究小组称,为了解决这些问题,将电子提取层和空穴提取层采用的有机材料变更为无机材料。利用无机材料制作的电子和空穴提取层的电阻较高,因此需要将层的厚度减薄至几nm(纳米)。但这样的薄层若面积扩大,称为针孔的缺陷会增多,因而转换效率会降低。于是,在空穴提取层和电子提取层分别添加了高浓度锂离子和铌离子,使导电性提高至10倍以上。这样,即使是大面积,也可以使用针孔较少的10~20nm的厚层了。

结果是在面积为1cm2以上的单元上,以高再现性实现了约16%的转换效率。并且,由于电子提取层和空穴提取层均采用无机材料,即使以实用化基准的光强(1sun)太阳光连续照射1000小时,转换效率的降低也可控制在10%以下,显示出了优异的可靠性。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

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