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新研發(fā)的全過氧化物串聯(lián)太陽能電池擁有創(chuàng)紀錄的高效率和電壓表現(xiàn)

2022-11-17 15:00  來源:cnBeta  瀏覽:  

工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種新的太陽能電池,其電壓和效率在同類產(chǎn)品中都是創(chuàng)紀錄的。這種全過氧化物串聯(lián)太陽能電池使用了兩層過氧化物,可以利用不同波長的光,再加上一種特殊的表面處理,可以減少能量的浪費。在光伏領域,過氧化物酶是一種特別有前途的材料,正在向硅的王位發(fā)起沖擊。它不僅在吸收陽光能量方面表現(xiàn)出色,而且更薄、更輕、更靈活,制造起來也更容易和更便宜。

從效率上看,過氧化物燃料電池的運用比例在十年多一點的時間里急劇上升,從2009年的4%以下上升到2021年的25%以上,以至于現(xiàn)在可以與硅基太陽能電池匹敵。在所謂的串聯(lián)電池中,它的效果甚至更好,在這種電池中,多層材料被堆疊在一起,以收集來自太陽的不同波長的光。例如,Perovskit-硅串聯(lián)太陽能電池最近超過了30%的效率里程碑。

在這項新的研究中,一個來自多倫多大學的工程師團隊創(chuàng)造并測試了一個全過氧化物串聯(lián)太陽能電池。一個太陽能電池怎么可能是全過氧化物而仍然是串聯(lián)的呢?這是因為該材料的厚度和化學成分可以被調(diào)整,使其能夠利用太陽光譜的不同部分,因此兩種不同的材料可以結合在一個設備中。

"在我們的電池結構中,頂部的過氧化物層有一個更寬的帶隙,它在光譜的紫外線部分以及一些可見光中吸收良好,"該研究的共同牽頭人李崇文說。"底層有一個狹窄的帶隙,它更多地被調(diào)整到光譜的紅外部分。在這兩者之間,我們可以實現(xiàn)覆蓋比用硅材料吸收更多的光譜。"

使用這種設計,該團隊報告說,一個尺寸為1平方厘米(0.15英寸)的太陽能電池的最大效率為27.4%,這將是這種類型的電池的新紀錄,并且對于任何類型的太陽能電池來說都令人印象深刻。然而,該團隊并沒有聲稱自己是冠軍,因為美國國家能源局之前的獨立認證記錄了26.3%的效率,而全過氧化物串聯(lián)太陽能電池比目前的官方紀錄保持者僅差0.1%。

該電池確實在其電壓表現(xiàn)方面取得了新的紀錄。該團隊測量的開路電壓為2.19伏,是所有全過氧化物串聯(lián)太陽能電池中最高的。

這兩個令人印象深刻的數(shù)據(jù)都是由于在過氧化物吸光層和攜帶電子的層之間的界面上進行了調(diào)整。研究小組發(fā)現(xiàn),電場在整個過氧化物的表面并不一致,這意味著一些電子會流失到電路中。因此,研究小組添加了一層被稱為1,3-丙二銨(PDA)的薄涂層,它使表面的電荷分布更均勻。

該團隊表示,未來的工作將集中在通過使電池更穩(wěn)定、增加電流和擴大電池的尺寸來提高太陽能電池的效率。

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