通过结合两种吸光材料可以提高太阳能电池的效率。这种串联装置从阳光直射和其他表面反射的光线中获得能量。信用:KAUST正如一个国际团队所揭示的那样，在太阳能电池方面，两种材料比一种更好，该团队测试了一种新的材料和架构组合，以提高太阳能电池的效率。Sil icon长期以来一直是太阳能电池的主要材料，这得益于其丰富的原材料。然而，钙钛矿，一类有机-无机混合材料，由于其低成本和大规模制造以及潜在的更高性能，是一种可行的替代物。尽管对于完全商业化来说仍然太不稳定，但它们可能会在2022年上市。
KAUST的Michele De Bastiani和Stefaan De Wolf与加拿大、德国和意大利的同事合作，现在表明两者结合是最好的方法。通过优化“串联”器件的材料成分和架构，该团队取得了超越商用硅太阳能电池板的效率。
当然，阳光直接来自太阳，但照明也来自从其他表面反射的光，称为反照率。从背面和正面收集光线的设备架构可以利用这种光源。“我们的双面标准利用阳光直射和反照率，以比传统标准更有效的方式发电，”德·巴斯蒂亚尼解释道。
他和团队从一个简单的硅器件结构开始，该结构的顶部和底部都有纹理，以增强光线收集。然后，他们使用溶液处理方法在顶部沉积一层薄钙钛矿层。透明的后电极允许光线进入，同时也允许电流流出。研究人员测试了五种钙钛矿材料，每种都有不同的化学成分，以增加对入射光的吸收。通过这种方式，他们能够识别出与硅的电子特性最匹配的钙钛矿。
“串联配置的一个限制是通过两个子电池中较低的一个的有限电流，”德·巴斯蒂亚尼说。“我们设计的串联具有一个独特的特性:钙钛矿子电池通过窃取原本会被底部子电池吸收的光来产生比硅对应电池更多的电流。”
该团队测试了他们的双面装置，并在不同的室外环境下与类似的单面装置进行了性能比较，这些室外环境具有一定的反照率，例如明亮的砂岩或混凝土。他们发现，在所有条件下，双面构型都优于单面构型。
“我们现在正在研究钙钛矿的稳定性，同时也将该技术提升到模块级别，”De Bastiani说。“为此，我们正在寻找产业合作伙伴和赞助商。”
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