新加坡国立大学的一个研究团队创造了使用钙钛矿和有机材料制成的太阳能电池(如图)的功率转换效率的新纪录。他们的最新工作表明功率转换效率为23.6%。学分:新加坡国立大学新加坡国立大学(NUS)的一组研究人员创造了使用钙钛矿和有机材料制成的太阳能电池的功率转换效率的新纪录。这一技术突破为灵活、轻质、低成本和超薄的光伏电池铺平了道路，这些电池非常适合为车辆、船只、百叶窗和其他应用提供动力。“清洁和可再生能源技术对于减少碳排放极其重要。将太阳能直接转化为电能的太阳能电池是最有前途的清洁能源技术之一。太阳能电池的高功率转换效率对于利用有限的面积产生更多的电能至关重要，这反过来又降低了产生太阳能的总成本，”首席研究员、新加坡国立大学化学和生物分子工程系的总统青年教授侯毅解释说，他也领导新加坡国立大学太阳能研究所的“钙钛矿基多结太阳能电池组”。
“这项研究的主要动机是提高钙钛矿/有机串联太阳能电池的功率转换效率。在我们的最新工作中，我们已经证明了23.6%的功率转换效率——这是迄今为止这种类型太阳能电池的最佳性能，”新加坡国立大学化学和生物分子工程系研究员、该工作的第一作者陈伟博士补充道。
这一成果较其他钙钛矿/有机串联太阳能电池研究报道的目前约20%的功率转换率有了显著的飞跃，正在接近目前太阳能光伏(PV)市场中占主导地位的太阳能技术——硅太阳能电池26.7%的功率转换率。
这项创新于2022年1月20日发表在《自然能源》杂志上。这项研究是与香港大学和南方科技大学的科学家合作进行的。
太阳能世界的新趋势
太阳能电池技术作为一种可持续能源，近年来取得了巨大的发展。太阳能电池的可靠性、效率、耐用性和价格对全球太阳能项目的商业潜力和大规模实施具有至关重要的影响。
太阳能发电厂中使用的传统太阳能电池基于单结架构。在工业生产中，单结太阳能电池的实际功率转换效率被限制在27%左右。推进太阳能生产的前沿将需要新的解决方案，使太阳能电池在电力转换方面表现更好。
为了将太阳能电池的功率转换效率提高到超过30%，需要两个或更多吸收层(多结电池)的叠层。使用两种不同类型的光伏材料制成的串联太阳能电池是一个研究热点。
在最新的项目中，侯助理教授和他的团队在钙钛矿/有机串联太阳能电池领域开拓了新的领域。他们的发现为轻薄可弯曲的薄膜串联太阳能电池打开了大门，这种电池可能会有广泛的应用。
功率转换效率的突破
串联太阳能电池包括使用互连层电连接的两个或多个子电池。ICL在决定器件的性能和再现性方面起着至关重要的作用。有效的ICL应该是化学惰性的、导电的和光学透明的。
尽管钙钛矿/有机串联太阳能电池对下一代薄膜光伏电池很有吸引力，但其效率落后于其他类型的串联太阳能电池。为了应对这一技术挑战，侯助理教授和他的团队开发了一种新颖有效的，可以降低串联太阳能电池的电压、光和电损耗。这一创新显著提高了钙钛矿/有机串联太阳能电池的效率，实现了23.6%的功率转化率。
“我们的研究显示了钙钛矿基串联太阳能电池在光伏技术未来商业应用中的巨大潜力。在我们新发现的基础上，我们希望进一步提高串联太阳能电池的性能，并扩大这项技术的规模，”侯助理教授说。
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