我國科研團(tuán)隊成功突破新型太陽能電池制備難題
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】光伏發(fā)電是全球綠色轉(zhuǎn)型的生力軍。北京理工大學(xué)等國內(nèi)單位科研團(tuán)隊合作，成功突破鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池制備技術(shù)難題，并開發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)32.5%、具有長期運行穩(wěn)定性的鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池。相關(guān)成果2日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。
當(dāng)前，生產(chǎn)生活中較常見的太陽能電池為晶硅電池，其光電轉(zhuǎn)化效率在26%左右。鈣鈦礦/晶硅疊層電池是一種新型太陽能電池，由晶硅和鈣鈦礦兩種材料組合吸光，相較傳統(tǒng)晶硅電池具有發(fā)電成本低、光電轉(zhuǎn)化效率高的特點。
在制備過程中，鈣鈦礦薄膜的不均勻性和晶體質(zhì)量差等問題長期困擾著科研人員，這些問題嚴(yán)重影響了電池的光電轉(zhuǎn)化率和使用壽命。科研團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出了寬帶隙鈣鈦礦結(jié)晶控制策略，通過在前驅(qū)液中添加長鏈烷基胺，促使高質(zhì)量晶核加速“生長”，同時抑制低質(zhì)量晶核的“生長”，從而制備出均勻的高質(zhì)量寬帶隙鈣鈦礦薄膜。這一策略有效解決了鈣鈦礦薄膜不均勻和晶體質(zhì)量差的問題。
鈣鈦礦/晶硅疊層電池采用晶硅和鈣鈦礦兩種材料組合吸光，這種設(shè)計結(jié)合了晶硅電池的成熟性和鈣鈦礦電池的高效率，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)。光電轉(zhuǎn)換效率：新型電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)32.5%，遠(yuǎn)高于當(dāng)前常見的晶硅電池(光電轉(zhuǎn)化效率在26%左右)，顯著提升了太陽能電池的發(fā)電效率。成本優(yōu)勢：相較于傳統(tǒng)晶硅電池，鈣鈦礦/晶硅疊層電池在制備過程中具有更低的成本，有利于推動太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
北理工材料學(xué)院助理教授陳怡華介紹，團(tuán)隊基于這一創(chuàng)新思路，分別制備出1平方厘米和25平方厘米的鈣鈦礦/晶硅疊層電池，對應(yīng)實現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)換效率為32.5%和29.4%，均優(yōu)于傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池。此外，經(jīng)過最大功率點跟蹤測試后，樣品展現(xiàn)出長期運行穩(wěn)定性。
該成果為鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池發(fā)展打下關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，有望推動其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提升光伏發(fā)電效能，助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。
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