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下一代太阳能电池能效创新高

2019-09-02 08:01:55 中国科学报   作者: 计红梅  
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托马斯·怀特、彭军和他们研发的高效太阳能电池

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。

该研究获得了澳大利亚可再生能源署的资助。(计红梅编译)




责任编辑: 李颖

标签: 太阳能电池能 光伏性能 电池效率

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