下一代太阳能电池效率达到24%

一个德国研究小组开发了一种串联太阳能电池，其效率达到24%——根据转化为电能(即电子)的光子比例来衡量。这创下了迄今为止使用有机和钙钛矿基吸收剂组合实现的最高效率的新世界纪录。该太阳能电池由伍珀塔尔大学的ThomasRiedl教授团队与科隆大学物理化学研究所的研究人员以及波茨坦大学和蒂宾根大学以及柏林亥姆霍兹中心的其他项目合作伙伴共同开发和杜塞尔多夫的Max-Planck-InstitutfürEisenforschng。结果已发表在《自然》杂志上标题为“钙钛矿-具有氧化铟互连的有机串联太阳能电池”。

传统的太阳能电池技术主要基于半导体硅，现在被认为是“尽其所能”。它们的效率显着提高——即每瓦特太阳辐射收集更多瓦特的电能——几乎是不可预期的。这使得开发能够为能源转型做出决定性贡献的新太阳能技术变得更加必要。在这项工作中结合了两种这样的替代吸收材料。在这里，使用了有机半导体，这是一种在特定条件下可以导电的碳基化合物。这些与钙钛矿配对，基于铅卤化合物，具有优异的半导体性能。

由于阳光由不同的光谱成分(即颜色)组成，因此高效的太阳能电池必须将尽可能多的阳光转化为电能。这可以通过所谓的串联电池来实现，其中不同的半导体材料组合在太阳能电池中，每种材料吸收不同范围的太阳光谱。在目前的研究中，有机半导体用于光的紫外和可见光部分，而钙钛矿可以有效地吸收近红外光。过去已经探索过类似的材料组合，但现在研究团队成功地显着提高了它们的性能。

在项目开始时，世界上最好的钙钛矿/有机串联电池的效率约为20%。在伍珀塔尔大学的领导下，科隆研究人员与其他项目合作伙伴一起将这一价值提高到了前所未有的24%。科隆大学物理化学研究所的SelinaOlthof博士说：“为了实现如此高的效率，必须尽量减少太阳能电池内材料之间界面的损失。”“为了解决这个问题，伍珀塔尔的研究小组开发了一种所谓的互连，将有机子电池和钙钛矿子电池以电子和光学方式耦合起来。”

作为互连，在太阳能电池中集成了一层薄薄的氧化铟，厚度仅为1.5纳米，以尽可能降低损耗。科隆的研究人员在评估接口和互连的能量和电气特性方面发挥了关键作用，以确定损耗过程并进一步优化组件。伍珀塔尔小组的模拟表明，未来可以通过这种方法实现效率超过30%的串联电池。