突破性创新可实现更便宜的太阳能生产离市场更近了一步

尽管全球对可再生能源的需求呈指数增长，但立陶宛和德国的研究人员提出了一种开发低成本太阳能技术的新颖解决方案。该材料由立陶宛考纳斯工业大学(KTU)科学家合成，可自组装形成分子厚度的电极层，提供了一种实现高效钙钛矿单结和串联太阳能电池的简便方法。生产该材料的许可证已由一家日本公司购买。

据科学家称，在过去，实现钙钛矿基太阳能电池的低价格和高效率已被证明是一项艰巨的努力。大规模生产中的特殊挑战是可用的孔选择触点的高价格和有限的多功能性。KTU化学家已经解决了这一挑战。

“太阳能电池类似于三明治，其中所有层都具有一种功能，即吸收能量，将空穴与电子分离等。我们正在开发用于空穴选择性接触层的材料，该材料正在形成中通过材料分子在基板表面上的自组装”，Artiom Magomedov博士解释说。KTU化学技术学院的学生，本发明的合著者。

发达的单分子层可以被称为理想的空穴传输材料，因为它们很便宜，是通过可扩展的技术形成的，并且与钙钛矿材料具有很好的接触。自组装单分子层(SAMs)薄至1-2 nm，覆盖整个表面。通过将分子浸入稀释溶液中将其沉积在表面上。这些分子基于具有膦酸锚定基团的咔唑头基，并且可以在各种氧化物上形成SAM。

根据科学家的说法，SAM的使用有助于避免CIGS电池表面粗糙的问题。通过将基于SAM的钙钛矿太阳能电池集成到串联架构中，实现了23.26%的单片CIGSe /钙钛矿串联太阳能电池效率，这是该技术的世界纪录。此外，Si /钙钛矿串联电池中使用的一种最新开发的SAM达到了近破纪录的27.5%的效率。

“基于钙钛矿的单结和串联太阳能电池是太阳能的未来，因为它们更便宜且效率更高。目前商业上使用的硅基太阳能电池的效率极限已经饱和。而且，半导体级硅资源变得稀缺，提取元素变得越来越困难，”发明背后的KTU研究小组负责人Vytautas Getautis教授说。

据马戈梅多夫(Magomedov)称，一小时内到达地球表面的太阳能量足以满足全人类每年的电力需求。“年轻的研究人员说，太阳能的潜力是巨大的。”

使用传统技术，1 g的硅(Si)足以生产仅几平方厘米的太阳能电池;然而，在KTU上合成的1 g材料足以覆盖1000 m 2的表面。此外，在KTU上合成的自组装有机材料比目前在光伏元件中使用的替代材料便宜得多。