太阳能电池从实验室转移到现实世界

了解太阳能电池从实验室转移到现实世界时的运行方式如何变化对于在批量生产之前优化其设计至关重要。KAUST研究人员展示了钙钛矿/硅串联太阳能电池在炎热，阳光充足的环境中的功能。

硅在商业太阳能电池生产中占主导地位。作为光到电的转换器，它既丰富又高效。但是最近，钙钛矿已经成为一种具有潜力的材料，可以使用基于解决方案的工艺来低成本制造。它们的性质可以通过改变化学成分来调节。

材料的光学和电子特性与其带隙有关：入射光子需要吸收的最小能量。带隙还确定吸收光子时产生多少电流。在常规的太阳能电池中，光吸收材料仅吸收某些波长的光，这些光的能量高于带隙，而未利用部分太阳能。

为了获得硅的工业成熟度和钙钛矿多功能性的好处，科学家们研究了在一种称为串联太阳能电池的装置中使用这两种材料的情况。它们的理论效率极限为44%，超过了常规太阳能电池的33%极限。

封装的钙钛矿/硅串联太阳能电池正在KAUST户外测试设施进行测试。信用：KAUST 2020

研究的第一作者艾尔坎·艾丁说：“这种串联构型的一个局限在于，人们认为钙钛矿带隙必须比稳定的材料成分所允许的宽度宽。”

新的太阳能电池将在实验室的标准测试条件下进行测试。但是在大多数部署太阳能电池的地区，环境温度都比标准的25摄氏度高得多，并且可能会剧烈波动，从而影响性能。

艾登和他的同事们在炎热，阳光明媚的气候条件下，研究了钙钛矿/硅串联太阳能电池在户外的性能。KAUST团队表明，虽然随着设备变热硅带隙变小，但钙钛矿带隙变大。这会使器件偏离其理想的工作点，并降低了在标准测试条件下优化的串联电池的效率。令人鼓舞的是，这种趋势具有降低钙钛矿带隙的作用，从而允许将更稳定的钙钛矿组合物用于串联太阳能电池中。

Aydin说：“我们的研究下一步将集中在使这些器件的功率转换效率超过报告的最高单结硅太阳能电池效率(26.7%)和更高的稳定性上。” “这些改进将使钙钛矿/硅串联太阳能电池更接近市场。”