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「分子足球」鈣鈦礦型太陽能電池效率已經在20.5%

  • 建檔日期:104-11-30
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新的鈣鈦礦型太陽能電池來自瑞士材料科學與技術聯邦實驗室(Empa)。當Empa團隊將其併入一個「串聯」薄膜太陽能電池,據報達成20.5%的太陽能轉換效率。雖然這與最好的矽質太陽能電池相比不算甚麼,其相對簡單和製造新電池的低成本,將使其具優勢。但問題是,鈣鈦礦傾向於鬆散,尤其在潮濕的狀況下。為了在暴露情況下使用鈣鈦礦,必須設法保護,這意味著更高的成本。迄今現有的解決方案,是使用鉛作為鈣鈦礦太陽能電池的平台。鉛是便宜,但對環境和公眾有健康問題,這可能會限制鈣鈦礦型太陽能電池的廣泛應用。好消息是,「無鉛」鈣鈦礦的解決方案不斷湧現。根據EMPA團隊,單層薄膜太陽能電池的實際最大效率約為25%。一種串聯單元則可達到30%。該研究的目的顯示,一個藉鈣鈦礦的協助可降低串聯型太陽能電池的成本,從而擴大其日常應用。關鍵是製造程序,其依賴已在多種工業應用的標準輥到輥系統,以產生薄膜。至於這些「分子足球」的展現,是一種苯基-碳61-丁酸甲酯(PCBM)的分子結構形式,其包括佈置成一個含61個碳原子的足球型結構(參考https://zh.wikipedia.org/wiki/PCBM)。該研究團隊使用常規的低成本薄膜技術,氣相沉積和旋塗,將鈣鈦礦薄膜層置於PCBM膜。另外有助於降低成本的,是使用一個低熱量(所謂「溫」)製程將兩者結合在一起。其結果是,吸收光譜中藍光和黃光的鈣鈦礦太陽能電池。該研究團隊報告指出,電池的透明度大約是72%,所以很適度的讓紅光和紅外光通過,而不是由表面反射。這些光能是藉由現在熟悉的基於「銅銦鎵硒」(CIGS)材料第二層太陽能電池收集。CIGS太陽能電池也是該研究團隊的專業,已經逐步提高單個電池的太陽能轉換效率,從1999年12.8%增為2013年20.4%。除了以更便宜的基質降低生產成本,該團隊設定30%或更高的效率目標。

Molecular Soccer Ball” Perovskite Solar Cell Already At 20.5% Efficiency - Clean Technica