“金电极”助力太阳能窗户,半透明钙钛矿转换效率19.8%创新高

钙钛矿太阳能作为备受瞩目的下一代电池,相关研究也不胜枚举,最近美国科学家带来全新的超薄金电极,除了能应用在钙钛矿太阳能,制造出创新高19.8%半透明钙钛矿电池,若再与晶体硅太阳能串叠,效率更高达28.3%。

钙钛矿太阳能电池由五层材料所构成,为阴极-电子传输层-钙钛矿的光吸收层(主动层)-电洞传输层-阳极,当电池吸收阳光时,会在主动层产生电子电洞对,科学家则运用传输层来控制电子与电洞,进而产生电流与电压,通常最后由铂金层作为电池的接触电极。

美国宾夕法尼亚州立大学(PSU)材料科学与工程助理教授Kai Wang表示,透明太阳能电池有朝一日可以在家庭和办公大楼窗户上占据一席之地,利用原本会被浪费掉的阳光发电。如今团队也在这领域有所进展,制造出高校的半透明太阳能电池。

团队研发的新型电极,也有助下一代太阳能技术钙钛矿太阳能电池发展,PSU材料科学与工程教授Shashank Priya指出,团队用非常薄、几颗原子大小的金,制造出高电导电极,更不会干扰电池吸收阳光。

(Source:PSU)

过去虽然也有研究以超薄的金薄膜制作钙钛矿电池的电极,但是由于不均匀存有电导性差的问题,如今团队以“铬”磊晶出性能良好的金层,制造出转换效率达18.9%钙钛矿太阳能电池,创下半透明电池的新记录。

团队表示,通如果成功磊晶出一层薄薄的结晶,像金层,纳米粒子会像小岛一样聚集并耦合一起,铬这种金属则具有很高的表面能(surface energy),为金提供良好的生长环境、以形成连续不间断的薄膜。

且当与传统晶体硅太阳能串叠时,效率更达到28.3%,比现在晶体硅太阳能电池23.3%还要高。Priya表示,5%差距其实是非常大的,代表太阳能板每平方米可以多转换50瓦的阳光,而太阳能电厂又是游好几千片太阳能板组成,发电量将显著增长。

科学家认为,用金电极制成的太阳能电池在实验室测试中很稳定,并且随着时间的推移能可维持高效率,未来更可通过透明电极打造效率更高的钙钛矿太阳能电池与串叠型电池。

(首图来源:Flickr/Scott Scc by 2.0)

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