澳大利亚国立大学近日宣布,该校科学家首次实现钙钛矿
太阳能电池的光电转化率超过26%。这一成果可以使太阳能发电成本大幅降低,
太阳能电池的应用领域变得更加广泛。
目前在太阳能电池市场上,晶体硅电池占了90%,由于其成本相较于其他能源仍然偏高,全世界科学家一直在寻找更高效、经济的太阳能电池材料。澳大利亚国立大学的科学家日前使用了一种复合材料——钙钛矿作为太阳能电池材料,其晶体结构有助于它更好地吸收光。
参与此项研究的澳大利亚国立大学在读博士吴颐良对新华社记者说,晶体硅太阳能电池需要晶体硅有几百微米的厚度,钙钛矿只需要几百纳米的厚度即可吸收所有的光,而且钙钛矿的材料损耗在制造过程中很少,所以它的制造成本很低。
领导这项研究的凯莉-卡奇普尔教授称,晶体硅太阳能电池有一定的效率极限,但是钙钛矿太阳能电池在吸光性能上要好很多,可以获取更高的电压。而光电转化率超过26%,在太阳能电池领域属于很高的转化率,因此钙钛矿作为太阳能电池材料前景看好。基于甲基铵铅碘钙钛矿太阳能电池是
光伏领域的一颗新星,其转换效率从2009年3%到2016年突破22%,其效率短短七年的进展堪比其他类型太阳能电池几十年的发展,因而成为国际上科研以及产业领域关注的热点,但是有铅的毒性和对环境的损害成为制约其发展的因素之一,因而发展非铅钙钛矿太阳能电池意义重大。对于非铅钙钛矿薄膜(锡基钙钛矿等)而言,其结晶特性、薄膜形态与缺陷等更难控制,而这些缺陷是导致其性能破坏的重要因素,因此高质量、低缺陷非铅钙钛矿(锡基)薄膜的制备技术是突破其发展的关键。
针对上述重要的科学问题和技术难点,西安交大电信学院吴朝新教授率领团队系统地开展了新型高质量钙钛矿薄膜制备技术、动力学过程及其高性能非铅钙钛矿太阳能电池的研究,在国际上率先发展了“蒸镀-旋涂”的钙钛矿薄膜制备技术,并基于这种“蒸镀-旋涂/浸泡”薄膜制备技术,成功地解决了锡基钙钛矿成膜的瓶颈,实现高质量低缺陷的锡基钙钛矿薄膜,国际上首次报道室温制备甲眯锡碘钙钛矿太阳能电池其柔性器件光转换效率3。98%。该研究成果近期在国际顶尖期刊AdvancedMaterials(2017,DOI:10。1002/adma。201606964,IF18。96)发表。
该项工作受到审稿专家的高度评价,认为是“解决目前非铅(锡基)钙钛矿薄膜及其电池瓶颈的最有效方法之一”,是“实现更高效率锡基钙钛矿太阳能电池的基础”。该文的第一作者单位为西安交通大学,吴朝新教授为通讯责任作者,第一作者为其博士生郗俊同学,同时美国西北大学Merouri教授也参与部分工作。该项工作是在国家重大科学研究计划课题、国家自然基金面上课题支持下完成的。