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来自 生命科学 2020-03-17 04:56 的文章
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固态染料敏化电池转化率达到15%

据物理学家组织网近日报道,瑞士科学家采用新的两步法,制造出了一种固态染料敏化太阳能电池,其转化率高达15%,可以与传统的非晶硅太阳能电池相媲美。科学家们表示,最新研究将开创DSSC研发的新时代,未来DSSC的稳定性和效率有望等于甚至超过目前最好的薄膜光伏太阳能电池。研究发表在最新一期的《自然》杂志上。

厦门惟华光能有限公司研制出的钙钛矿太阳能电池光电转换效率已达19.6%,这超越了欧美、日本、韩国等研究所公开发表的同类型电池的转化效率,成为全球第一。

与传统太阳能电池相比,DSSC有很多优势。它们工艺简单、成本低、环保,而且在阴天和人造光环境下也具有较高的转化效率。但迄今为止,其转化效率仍不及硅基太阳能电池,主要原因在于敏化染料再生过程中产生的电压损失。

钙钛矿电池(PVSK)是一种有机-无机复合型的,以MAPbX3为吸光材料,配合电子和空穴传输材料的新型太阳能电池。其封装前的厚度仅有数微米,远薄于非晶硅、CIGS等传统薄膜太阳能电池,成本也仅是其它太阳能电池组件的三分之一,因此我们将钙钛矿太阳能电池命名为超薄膜太阳能电池。

js金沙国际,瑞士洛桑联邦理工学院的最新研究或许可以改变这一现状。新电池使用钙钛矿(CaTiO3)材料作为捕光设备,并使用一种有机空穴运输材料取代传统电池中使用的电解液。在新电池的制造过程中,科学家们会将钙钛矿材料直接沉积在一块金属氧化物薄膜上。但这会产生一个问题:添加整块材料通常会使得到的太阳能电池的形态和效率不稳定,因而很难将其应用于日常生活中。

目前,光伏市场上占绝大部分份额的还是多晶硅电池,新一代的太阳能电池要取得市场的认可,至少要做到以下三点:首先,要在效率上与多晶硅接近;其次,要在价格上低于它;最后,组件的寿命也要接近它。第二代传统薄膜太阳能电池,一般都采用气相沉积的方法进行生产,需要高温和真空条件。

但该团队使用新的两步法解决了这个问题。首先,他们将部分钙钛矿沉积在金属氧化物支架的空穴中,然后让沉积部分同包含有另一部分钙钛矿的溶液相接触,一旦它们接触,就会立刻发生反应并转化成高灵敏的色素,太阳能电池的形态因此可以得到很好地控制。

其中最成功的三种电池CIGS、CuInS和CdTe,他们在效率上已经接近多晶硅,但成本上相较于大规模生产的多晶硅,并没有优势,而且高温过程,限制了基底的选择和多节电池技术的应用。第三代有机太阳能电池,可以低温下用溶液法生产,还可以采用卷对卷的生产方式,使用柔性基底,成本相对于前代电池,有比较大的优势,但是目前,它的最高效率才刚过10%,要达到市场化应用,还需要进一步地提升效率。

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