當(dāng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池走向戶外會(huì)發(fā)生什么?

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在實(shí)驗(yàn)室與實(shí)際應(yīng)用中有何不同?從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)，需要掌握鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的哪些特性?近日，KAUST研究人員便做了這樣一組試驗(yàn)，展示了鈣鈦礦/硅疊層光伏電池在陽(yáng)光充足的環(huán)境中工作發(fā)生的變化。

材料的光學(xué)與電學(xué)性質(zhì)和其帶隙有關(guān)，決定了入射光子需要吸收的最小能量。帶隙還決定了光子被吸收時(shí)產(chǎn)生多少電流。在傳統(tǒng)的光伏電池中，光吸收材料只吸收某些波長(zhǎng)的光(能量高于帶隙的光)，留下一部分太陽(yáng)能未被利用。

鈣鈦礦-硅疊層光伏電池同時(shí)應(yīng)用硅的工業(yè)成熟度與鈣鈦礦的多功能性的優(yōu)勢(shì)，理論極限效率為44%，超過(guò)傳統(tǒng)光伏電池的33%

為了獲得硅的工業(yè)成熟和鈣鈦礦的多功能性的好處，科學(xué)家們研究了在一種稱為串聯(lián)太陽(yáng)能電池的設(shè)備中使用這兩種材料。這些電池的理論效率極限為44%，超過(guò)了傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的33%。

鈣鈦礦疊層光伏電池一般在實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下進(jìn)行測(cè)試，然而在鋪設(shè)光伏電站的地區(qū)，環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)的25攝氏度，并且會(huì)大幅波動(dòng)，從而影響性能。

研究人員在室外炎熱、陽(yáng)光充足的氣候下研究了鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的性能。研究結(jié)果表明，雖然硅帶隙隨著器件變熱而變小，但鈣鈦礦帶隙變大，這意味著有更多的光能夠被利用。

盡管應(yīng)用環(huán)境偏離了理想工作條件，降低了在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下優(yōu)化的串聯(lián)電池的效率。然而卻明顯降低了鈣鈦礦的帶隙，允許在疊層光伏電池中使用更穩(wěn)定的鈣鈦礦成分。

"這些改進(jìn)將使鈣鈦礦/硅疊層光伏電池更接近市場(chǎng)."研究人員表示:“我們的研究接下來(lái)將側(cè)重于推動(dòng)鈣鈦礦的功率轉(zhuǎn)換效率超過(guò)報(bào)道的單結(jié)硅太陽(yáng)能電池最高—效率26.7%，同時(shí)提高穩(wěn)定性。”