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新记录!下一代太阳能电池 21.6%能效转化率创新高

2019-09-02
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澳大利亚国立大学官方网站近日宣布,该校研究人员在太阳能电池能效转换 方面开辟了新的领域,人们借此可以窥见该技术未来的发展前景。

该校工程与计算机科学学院副教授托马斯·怀特、博士彭军(音译)等研究人 员创造了 21.6%的能量转化效率的新纪录,这是钙钛矿电池在一定尺寸上达到 的最高效率。这意味着注入电池的阳光中有 21.6%会被转化为能量。

托马斯·怀特称,与之形成对照的是,目前安装在屋顶上的比较典型的太阳能 电池板的效率只有 17%到 18%。 “太阳能电池的研发,主要基于三点,即让电池变得高效、稳定、便宜。” 怀特认为,“就此来看,钙钛矿电池是太阳能电池的未来,也是下一代电池的重 点所在。” “就钙钛矿太阳能电池而言,其现在的能量转换效率是富有竞争力的,而且 成本是其一大卖点。现在真正的挑战是使它们足够稳定,以便可以在屋顶上使用。 例如,它们必须能够在极端温度下使用 25 到 30 年。”怀特表示,其最终的目 标是将这些钙钛矿与硅结合成串联太阳能电池,“把这两种材料放在一起,可能 会比单独一种材料的效率更高”。 怀特和他的团队多年来一直致力于改进钙钛矿太阳能电池。钙钛矿材料含有 丰富而廉价的化学元素,包括碳、氢、氮、碘和铅等。 “

目前 95%的太阳能电池是由硅制成的。它是一种非常好的材料,但在未 来 5 到 10 年内,其效率将达到上限。” 怀特说,“而要想制造出真正好的串联 太阳能电池,必须让两种电池尽可能高效地工作。因为硅不能变得更好,所以我 们一直专注于另一半的组成——钙钛矿。” 新的效率纪录意味着钙钛矿电池现在每平方米可以产生 216 瓦的电力。 怀特说:“当它们规模小的时候,就很难准确地测量它们,而且也不一定能代 表如果规模扩大会发生什么。因此,我们的研究结果在许多人认为最小的尺度— — 一平方厘米上是最高的。”

为了达到这一创纪录的结果,彭军开发了一种新型纳米结构材料。“一种高 效率的太阳能电池必须能够同时产生高电压和高电流。”彭军说,“虽然很难同 时实现这两种功能,但电池中的纳米结构层使之成为可能。” 该团队的研究成果得到了 CSIRO 光伏性能实验室的独立验证。该实验室是 南半球唯一一个被认证为太阳能电池效率达到国际标准的实验室。

摘自 中国科学报

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