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轉(zhuǎn)換效率高達(dá)28.0%！新型太陽(yáng)能電池研究獲重要進(jìn)展
2023年06月12日 13:36:06 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：4539

近日，南京大學(xué)譚海仁教授課題組在全鈣鈦礦疊層電池領(lǐng)域取得最新進(jìn)展，經(jīng)國(guó)際權(quán)威認(rèn)證的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)28.0%，首次超越了傳統(tǒng)晶硅電池。

　　【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】太陽(yáng)能電池在未來(lái)的新能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位，有著巨大的發(fā)展前景。隨著我國(guó)碳中和碳達(dá)峰戰(zhàn)略的落實(shí)以及全球?qū)Νh(huán)保能源需求的快速增加，對(duì)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量的需求也在持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2022年全年太陽(yáng)能電池(光伏電池)產(chǎn)量3.4億千瓦，增長(zhǎng)46.8%。
 
　　"雙碳"目標(biāo)是我國(guó)作出的重大戰(zhàn)略決策，發(fā)展清潔低成本的太陽(yáng)能光伏發(fā)電，是實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標(biāo)的重要途徑與技術(shù)保障。通過(guò)串聯(lián)寬/窄帶隙鈣鈦礦子電池構(gòu)筑的全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池，兼?zhèn)涓咝屎偷统杀镜葍?yōu)點(diǎn)，是下一代光伏技術(shù)的重要發(fā)展方向。
 
　　近日，南京大學(xué)譚海仁教授課題組在全鈣鈦礦疊層電池領(lǐng)域取得最新進(jìn)展，經(jīng)國(guó)際權(quán)威認(rèn)證，其轉(zhuǎn)換效率高達(dá)28.0%，首次超越了傳統(tǒng)晶硅電池，該結(jié)果被收錄到最新一期《Solar cell efficiency tables》(Version 61)，匿名審稿專(zhuān)家對(duì)這項(xiàng)工作高度評(píng)價(jià)——“本文在這個(gè)領(lǐng)域展示了非常有意義的結(jié)果，因?yàn)樗粌H展示了世界最佳性能的全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池，而且還提出了與現(xiàn)有缺陷鈍化方法不同的3D/3D異質(zhì)結(jié)”。
 
　　寬帶隙鈣鈦礦頂電池、窄帶隙鈣鈦礦底電池和隧穿結(jié)是構(gòu)建全鈣鈦礦疊層電池的三個(gè)核心部分，開(kāi)發(fā)高性能隧穿結(jié)和高效率窄帶隙子電池則是實(shí)現(xiàn)高效疊層電池制備的關(guān)鍵核心點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)前期在新型隧穿結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、窄帶隙鈣鈦礦結(jié)晶生長(zhǎng)調(diào)控、晶粒表面缺陷鈍化以及大面積疊層光伏組件的可量產(chǎn)化制備技術(shù)等方面開(kāi)展了系統(tǒng)性研究，實(shí)現(xiàn)了認(rèn)證效率達(dá)26.4%的全鈣鈦礦疊層電池和認(rèn)證效率21.7%的大面積疊層組件。
 
　　該項(xiàng)研究還設(shè)計(jì)了新型的3D/3D雙層鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)(PHJ)結(jié)構(gòu)：利用真空蒸發(fā)和溶液加工混合法，在鉛-錫混合窄帶隙鈣鈦礦薄膜上生長(zhǎng)一層數(shù)十納米厚的三維純鉛寬帶隙鈣鈦礦薄膜(FL-WBG)。通過(guò)調(diào)控三維純鉛寬帶隙鈣鈦礦的組分，使其與窄帶隙鈣鈦礦形成Type-II型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)載流子(電子)從鈣鈦礦吸光層向電子傳輸層抽取，降低鈣鈦礦/電子傳輸層C60之間的界面復(fù)合損失。
 
　　該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯著提升了電池的開(kāi)路電壓、填充因子和光電轉(zhuǎn)換效率，最佳性能的窄帶隙鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了23.8%，為目前報(bào)道的最高效率。除此之外，PHJ結(jié)構(gòu)帶來(lái)的場(chǎng)鈍化效應(yīng)減少了鈣鈦礦與電子傳輸層的接觸損失，從而有效地屏蔽了表面缺陷層對(duì)鉛錫窄帶隙鈣鈦礦太陽(yáng)電池性能的影響。
 
　　本研究將PHJ窄帶隙子電池與高效的寬帶隙子電池進(jìn)行結(jié)合，構(gòu)筑了高性能的全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池。PHJ結(jié)構(gòu)有效地提升了全鈣鈦礦疊層電池的開(kāi)路電壓、填充因子以及轉(zhuǎn)換效率。實(shí)驗(yàn)室自測(cè)效率從26.7%提高到28.5%，同時(shí)獲得了效率為26.9%的大面積疊層電池。
 
　　(資料來(lái)源：南京大學(xué)新聞網(wǎng))
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