科学家开发了新方法制造稳定高效的下一代太阳能电池

包括宾夕法尼亚州立大学纳尔逊?扎德学院在内的一个国际研究小组报告说,一种新的方法可以创造更耐用的太阳能电池,这种电池在把阳光转换成电能方面仍然能达到很高的效率。学分:纳尔逊·扎德

一个新的两步骤技术的例子,创造稳定和有效的下一代太阳能电池。学分:纳尔逊·扎德

　　与传统的硅太阳能电池相比,下一代太阳能材料的生产成本更低,也更可持续,但在使该设备足够耐久以经受现实情况方面仍存在障碍。由一组国际科学家开发的一种新技术可以简化高效率和稳定的过氧化硅矿太阳能电池的开发。

　　包括宾州立大学纳尔逊·扎德在内的科学家在《华尔街日报》上发表了报道。自然能他们创造更耐用的橄榄石的新方法太阳能电池仍然能达到高效率把21.59%的阳光转化为电能。

　　根据约翰和威利塞拉利昂家族能源和矿物工程系能源和矿物工程助理教授、该项研究的合著者Dzadde的说法,由于电池可以在室温下用比传统硅材料更少的能量制造,从而使其生产成本更低,更可持续。

　　然而,科学家说,制造这些设备的主要候选者有机-无机金属混合卤化物含有易受湿气、氧气和热影响的有机成分,接触现实环境会导致性能的迅速退化。

　　一种解决办法是转而使用全无机的钙闪石材料,比如有良好电性能和对环境因素有很高的耐受性。然而,这种材料是多态的,这意味着它有多个阶段不同的晶体结构。其中两个光活性相对太阳能电池有好处,但它们很容易在室温科学家们说,这将引入缺陷并降低太阳能电池的效率。

　　科学家们说,将两个光活性多态性的铯铅碘化合物组合起来,形成一个相异结物--这可以抑制向不理想阶段的转变。不同的半导体材料是通过堆叠形成的,类似于太阳能电池中的层叠,具有不同的光电性质。这些太阳能装置中的连接点可以被定制来帮助吸收更多的太阳能,并将其更有效地转化为电能。

　　"这项工作的美妙之处在于,它展示了利用同一种材料的两个多态性来制造相异质结太阳能电池的方法,"德扎德说。"它提高了材料的稳定性,并防止了两个阶段之间的相互转换。在两个相之间形成一个连贯的接口,使电子能够轻易地穿过设备,从而提高功率转换效率。这就是我们在这项工作中所展示的。"

　　研究人员制造了一个设备,达到了21.59%的功率转换效率,这是报告的最高的这类方法,和优秀的稳定性。该设备保持超过90%的初始效率后,200小时的存储环境下,扎德说。

　　"当我们从实验室到真实世界的太阳能模块的尺度化时,我们的设计展示了功率转换效率超过7平方英寸(18.08厘米)的太阳能电池面积为18.43%。"这些初步结果突出表明,我们的方法对于开发超级大的过高电石太阳能电池模块和可靠地评估其稳定性具有潜力。"

　　DZADE在原子尺度上模拟了异质结的结构和电子特性,并发现将两个光致活性相结合在一起创造了一个稳定和连贯的接口结构,促进了有效的电荷分离和转移--实现高效率太阳能装置的理想特性。

　　韩国朝南大学的扎德的同事开发了一种独特的双沉积方法来制造该装置--用热空气技术沉积一个相,用三源热蒸发沉积另一个相。萨万塔说,在沉积过程中加入少量的分子和有机添加剂,进一步提高了装置的电性能、效率和稳定性。马里,韩国中央大学研究教授,论文的主要作者。

　　"我们相信在这项工作中发展的双重沉积技术将对制造高效率和稳定的材料具有重要的意义。过氧化硅太阳能电池"向前看,"约翰和威利塞拉利昂家庭能源和矿物工程系能源和矿物工程助理教授,该研究的共同作者纳尔逊·扎德说。

　　研究人员说,这种双重沉积技术可以为开发基于所有无机皮洛夫斯基石或其他卤化物皮洛夫斯基矿成分的额外太阳能电池铺平道路。除了将该技术扩展到不同的成分外,未来的工作将包括使目前的相变异形结细胞更耐久于现实情况研究人员说,并将其比例降至传统太阳能电池板的尺寸。

　　"通过这种方法,我们相信在不久的将来,这种材料的效率可能会超过25%,"扎德说。"一旦我们这样做,商业化就变得非常接近了。"

　　更多信息:萨旺塔。马里等国家,全无机过闪石太阳能电池的效率超过21.5%,自然能(2023).