一直以来，澳大利亚都对太阳能寄予厚望，并希望到2030年可以将成本降至每瓦0.30澳元、转换效率突破30%。近期的一项最新研究似乎带来了一些希望，澳洲国立大学（ANU）研发出了效率高达30.3%的串联硅-钙钛矿太阳能电池。
由于其效率、耐用性和成本，硅长期以来一直是太阳能电池的行业标准，但目前的光伏设备正接近理论上的效率上限。与此同时，钙钛矿是一个迅速崛起的“年轻新贵”，有可能偷走硅的“桂冠”。
不过，最好的结果似乎是当这两种材料抛开竞争，结合起来。钙钛矿/硅串联太阳能电池比单独使用任何一种材料都更高效，这要归功于它们能够收集太阳光谱的不同部分——钙钛矿更好地利用蓝光，而硅更专注于红色和红外波长。科学家们也不断在效率突破上费尽心思。
研究人员表示，他们将广泛使用的硅电池和钙钛矿电池的优势结合了起来，生产出了具有超高效率的串联硅-钙钛矿太阳能电池，同时还增强了太阳能电池的运行稳定性。最新研究成果已于近期发表在了《先进能源材料》杂志上。
“使用这些串联太阳能电池，钙钛矿顶部电池可以有效地吸收蓝光，并将红光传输到硅底部电池，从阳光中产生的能量比每个单独的设备要多得多。”他们说。
据悉，该团队主要在这项研究中改善了钙钛矿前体。具体而言，研究人员解释称，不含甲基铵（MA）的钙钛矿太阳能电池具有比含MA的同类电池更好的热稳定性。然而，由于体积质量较差，无MA的钙钛矿太阳能电池的效率落后。
在这项工作中，他们将4-甲基苯乙基氯化铵（4M-PEACl）添加到了不含MA的钙钛矿前体中，从而大大提高了整体质量。他们说，在加入最佳浓度的4M-PEACl后，钙钛矿晶粒显著增大，其固有缺陷被抑制了四倍。
研究人员表示，最终制出的串联装置不仅效率突破了30%大关，还表现出优异的稳定性。在环境大气中经过42天日夜循环后，保持了98%以上的初始性能。
“超过30%的标志意义重大，”研究人员说，“目前的预测是，串联太阳能技术将在2026年大规模生产。然而，仍需要做更多的工作来升级，并确保该技术能够稳定应用25至30年。”
国际上，钙钛矿和硅串联的太阳能电池效率屡获突破的消息不断发生。
2022年12月，德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）的一个团队开发出了效率超过32%的太阳能电池，也是使用的钙钛矿和硅的串联。
据报道，HZB科学家最新研发的钙钛矿/硅串联太阳能电池可将32.5%的入射太阳光转化为电能，即光电效率高达32.5%，创下全新世界纪录。而且，意大利认证机构欧洲太阳能测试装置（ESTI）测试并正式确认了这一纪录。
新的HZB装置由一个由几层薄钙钛矿制成的顶部电池和一个由硅制成的底部电池组成。有一系列的层可以让不同颜色的光过滤到较低的水平，并最大限度地减少电力损失。该团队还设计了一种新的活性区域和电极之间的接口，这有助于提高电池的整体效率。
最终的结果是，全新钙钛矿/硅串联太阳能电池的效率达到了32.5%，这一新的纪录已得到独立验证，是目前所有新兴光伏技术中最高的。与几个月前创下的31.25%的前纪录保持者相比，这是一个可观的进步，而一年前这一数字仅略低于30%。该团队称，这一最新进展将这项技术推向了一个重要的新领域。
HZB的科学总监Bernd Rech教授说，“HZB研制的串联太阳能电池的光电转化效率目前高达32.5%，以前只有昂贵的Ⅲ/Ⅴ族化合物半导体——比如砷化镓、铟镓磷和氮化镓等才能实现，这些元素都在周期表的三族和五族里面。”
