2022年11月16日综述了阿历克斯史密斯
一个伙伴关系多伦多大学托莱多大学的工程、西北大学和导致all-perovskite串联太阳能电池表现出极高的效率和创纪录的电压。
此原型all-perovskite串联太阳能电池措施一平方厘米,功率转换效率为27.4%,与传统的结果可能比目前更高的硅太阳能电池。图片来源:亚伦得墨忒耳。
原型设备说明了这个发展光伏技术失败的能力与传统的硅太阳能电池的主要限制。此外,这提供了一个较小的制造成本。
进一步提高太阳能电池的效率是至关重要的我们经济的持续的脱碳。
泰德萨金特,多伦多大学工程学教授
萨金特补充道,“而硅太阳能电池近年来经历了令人印象深刻的进步,有固有的限制他们的效率和成本,因材料属性。钙钛矿技术可以克服这些限制,但直到现在,它表现低于其潜力。我们最新研究识别的一个关键原因并指出前进的方向。”
近年来,萨金特加入了化学系和西北大学电子与计算机工程系。
传统的太阳能电池是由晶圆的高纯硅,大力生产成本。另一方面,钙钛矿的太阳能电池是由纳米级晶体,可以分散到液体和spin-coated到表面的帮助下负担得起的和行之有效的方法。
钙钛矿的一个好处是,通过调整晶体薄膜的厚度和化学成分,制造商有可能选择性地“曲调”往往得到的波长的光吸收和转化成电能。相比之下,硅经常吸收相同的太阳光谱的一部分。
在最近一项新的研究报道自然国际研究小组利用两层不同钙钛矿。每一层都被调到太阳光谱的不同部分产生串联太阳能电池。
在我们的细胞,钙钛矿层顶部有一个更广泛的带隙,并吸收在紫外光谱的一部分,以及一些可见光。
崇文,研究位联席作者和博士后研究员,萨金特的实验室,多伦多大学
李补充道,“底层有一个狭窄的带隙,调谐更对红外光谱的一部分。两国中,我们将介绍更多的频谱比硅的可能。”
串联的设计允许细胞生成一个很高的开路电压,提高效率。然而,主要创新时团队研究了钙钛矿之间的界面层的存在,光可以吸收和转化为激发电子。邻层称为电子传输层。
我们发现电场在钙钛矿表面的一层——我们称之为表面势不统一。
艾丹麦克斯韦,研究位联席作者和博士生,多伦多大学
麦克斯韦尔补充说,“的作用是,在一些地方,兴奋的电子很容易转移到电子传输层,但是在其他人,他们只会重组与他们留下的漏洞。这些电子被输给了电路。”
为完成这一挑战,团队涂一种物质叫1,3-propanediammonium (PDA)钙钛矿层的表面上。尽管涂层测量只有几纳米的厚度,它犯了一个巨大的差异。
”PDA带一个正电荷,它甚至能够从表面的潜力。当我们添加了涂料,我们有更好的精力充沛的对齐的钙钛矿与电子传输层,层,导致一个很大的进步在我们的整体效率郝乾表示博士后,Chen的另一位联席作者。
团队的太阳能电池原型量化一个平方厘米。它生成一个开路电压约2.19 eV,被认为是记录all-perovskite串联太阳能电池。其能量转化效率量化为27.4%,高于目前的记录常规结果硅太阳能电池。
同时,细胞分别是注册在科罗拉多的国家可再生能源实验室提供一个26.3%的效率。
行业标准技术是利用团队量化新细胞的稳定性,发现它保留约86%的初始效率后500小时的连续操作。
”继续推进下一代太阳能电池的效率和稳定性是一个关键的优先事项脱碳的电力供应教授说,“Alberto Salleo部门的主席斯坦福大学材料科学与工程。亚博网站下载亚博老虎机网登录他并没有参与这项研究。
”团队开发了一种深化学的理解是什么限制关键接口- electron-extracting层的结钙钛矿large-bandgap部分的太阳能电池。这些见解从基础科学,行为与创新材料工程策略,将继续推亚博老虎机网登录动这个领域的发展亚博网站下载。”
目前,科学家将专注于另外提高效率增加当前运行通过细胞,增强稳定性和扩大细胞的面积,这样就可以将推广到商业比例。
同时,识别所发挥的主要作用层之间的接口指明方向在未来可能的改进。
”在这项工作中,我们专注于钙钛矿之间的界面层和电子传输层,但还有另一个重要的层,提取这些电子留下“漏洞”,”萨金特说。
萨金特说,“一个有趣的事情在这方面我的经验是学习掌握一个接口并不一定教你掌握其他接口的规则。我认为有更多的发现。”
麦克斯韦的州的潜力对硅钙钛矿技术来保存自己的,虽然后者已经有了几十年来的头开始,这似乎有希望。
萨金特补充道,“在过去的十年里,钙钛矿技术几乎硅在过去40。想象一下它将能够做什么在另一个十年。”
期刊引用:
陈、H。等。(2022)调节表面潜力最大化电压all-perovskite三轮车。自然。doi.org/10.1038/s41586 - 022 - 05541 - z。
来源:https://www.utoronto.ca/