现在,在新加坡国立大学侯毅助理教授和中科院深圳先进技能研讨院王在伟研讨员的引领下,其团队聚集于太阳能电池范畴的前沿研讨。市售单结光伏器材的光电转化功率(PCE)已挨近约29%的理论极限值,这促进科研人员探究新的技能途径以打破功率瓶颈。多结太阳能电池经过叠加具有互补带隙的多种资料,可以有用拓展对太阳光谱的吸收规模,然后提高光电转化功率,相较于仅含单一吸光层的光伏器材具有十分显着优势。基于此,团队深化展开了钙钛矿-钙钛矿-硅三结太阳能电池(TJSCs)的功能研讨,此类电池已报导的PCE为27.62%,理论最大PCE可达44.3%,展现出巨大的发展潜力。
金属卤化物钙钛矿资料的带隙可经过化学手法进行精准调控,这关于多结太阳能电池而言至关重要。经过合理规划带隙,可以使不同吸光层别离吸收不同波段的光,完成光谱的高效使用。但是,针对多结使用而规划带隙的钙钛矿资料在成膜进程中常面对结晶性欠安的问题,这会导致在露出条件下产生约束PCE的相别离现象,成为限制多结太阳能电池功能提高的关键因素。
为处理以上问题,团队展开了很多立异性研讨。经过增加锡(如二氯化锡,其可调理钙钛矿的电子结构,优化载流子传输功能)和/或选用多种离子(如钾离子、铷离子,它们可以进入钙钛矿晶格,安稳晶体结构)或配体(如硫醇类配体,可与钙钛矿外表缺点结合,削减非辐射复合)进行掺杂来改动资料组成,成功提高了单层功能及器材全体安稳性。在实践辐射条件下,钙钛矿基三结太阳能电池展现出较高的最大能量产出(每年895千瓦时/平方米),彰显出巨大的使用潜力。团队以为,若能逐渐下降开路电压丢失、改进中间层的带隙匹配度,并侧重提高制备工艺的可重复性与可扩展性,钙钛矿基三结太阳能电池有望打破概念验证阶段,迈向实践使用。
除了三结太阳能电池,团队在多结太阳能电池的其他类型研讨中也取得了重要发展。一种全钙钛矿四结叠层电池已完成27.9%的功率,其经过更精密的带隙规划,进一步提高了对太阳光谱的使用率。此外,团队还成功展示出一种钙钛矿-硅双结太阳能电池,在有用面积达330.56平方厘米的条件下,其功率仍能到达28.6%。这一制备进程需要在各种尺度的设备上保持高度一致性、可重复性和高出产良率,然后有助于从实验室顺畅过渡到工业出产线。比如刮刀涂布、狭缝涂布和喷墨打印等可扩展的溶液基堆积技能,已展现出制备面积高达804平方厘米的钙钛矿光伏器材的潜力,但随着器材面积增大,这些技能或许因涂布均匀性变差、溶剂蒸发不充分等原因面对着功能直线下降的应战。
本总述标明,针对钙钛矿基多结器材的研讨才刚刚起步,在侯毅助理教授和王在伟研讨员的带领下,团队后续将在资料规划、制备工艺优化、器材功能提高等方面展开更深化的研讨,为推进钙钛矿基多结太阳能电池的商业化使用贡献力量。
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