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半透明钙钛矿电池技术

时间:2019-12-29 来源:石墨资讯 关键字:钙钛矿太阳能电池   太阳能电池   光伏技术   

在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。随着对太阳能电池的需求持续增长,消费者现在正寻求不那么突兀的方式,将其应用到建筑和汽车中。

透明或半透明电池比标准的不透明硅太阳能电池提供了更大的柔软性和视觉吸引力,然而,它们相对较高的成本和较低的效率意味着它们的应用一直比较缓慢。

为了解决这一问题,香港理工大学(理大)的研究人员研制出一种采用石墨烯电极的半透明、高效、低成本钙钛矿太阳能电池。

第一代硅太阳能电池由于其高稳定性和高效率的能量转换,多年来一直是光伏能源转换的支柱,但其不透明性和成本意味着,现代建筑和汽车应用正在积极寻找替代能源。

薄膜PVs(第二代太阳能电池)重量轻、柔软,但价格昂贵,因为它们是由稀有材料制成的,结构复杂,需要高温生产过程。

现在,利用薄膜钙钛矿等材料,第三代太阳能电池正在开发中,有望在不久的将来用于商业用途,具有更高的功率转换效率、更简单的制造工艺和更低的成本。

在这方面,理大研究人员以半透明钙钛矿为电极,并以石墨烯为电极,研制出他们自己的第三代太阳能电池。

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石墨烯非常薄,但具有高导电性和低成本,是半透明太阳能电池的理想选择,因为它允许光线从两侧被吸收。

因此,研究人员设想这些设备可能用于窗户、百叶窗和建筑屋顶表面,从而增加收集太阳能的可用表面积。

理大太阳能电池的转换效率约为12%,比一般的透明及半透明太阳能电池表现更佳。

生产成本低于每瓦0.50港元(合0.06美元)的潜力,也意味着传统硅太阳能电池的成本可以节省50%以上。

虽然石墨烯已存在十多年,本身就是一种高效率的导体,但理大的研究人员决定进一步提高石墨烯的导电性,以满足他们的特定要求。

为了做到这一点,石墨烯被涂上了一层PEDOT:PSS导电聚合物(聚(3,4-乙二氧基噻吩)聚苯磺酸酯)的铜绿——KAIST的科学家们最近在可织LED纤维的生产中使用了相同的成分——在层压过程中也起到了钙钛矿的粘附层的作用。

为了提高功率转换效率,研究人员发现,通过化学气相沉积的方法将石墨烯分层制成透明电极,电极的片状电阻进一步降低,而电极的特殊透明性得以保留。

最后,通过提高顶部石墨烯电极与钙钛矿薄膜空穴传输层之间的接触程度,进一步提高了器件的性能。

研究人员表示,由于石墨烯极具弹性,加上细胞制备简便,理大的装置可直接印刷或采用辊对辊工艺进行大规模生产。

通过这种方式,半透明太阳能电池很可能会在目前还没有传统不透明设备提供服务的市场上提供更多的光伏板。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

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