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  • 钙钛矿太阳能电池前景广阔 转换效率有望与结晶硅型相当
  • 2015-12-16 14:04:44  发布:  来源:日经bp社 作者:加藤伸一
  • 摘要: 日本科学技术振兴机构(JST)与京都大学12月8日宣布,发现了可改善名为“钙钛矿太阳能电池”的高效率太阳能电池的不稳定性,将电压提高至理论极限的设计指针。

    中国分布式能源网讯: 日本科学技术振兴机构(JST)与京都大学12月8日宣布,发现了可改善名为“钙钛矿太阳能电池”的高效率太阳能电池的不稳定性,将电压提高至理论极限的设计指针。

     
    1.jpg
     
    开发的钙钛矿太阳能电池的截面图
     
    由下而上依次为FTO透明电极层(负极)、TiO2致密层(电子输送层)、钙钛矿层(发电层)、spiro-OMeTAD层(空穴输送层)、金电极层(正极)(出处:JST)
     
    钙钛矿太阳能电池可通过印刷作为材料的溶液来轻松制作,作为能大幅降低制造成本的太阳能电池备受期待。似已有了20%以上的转换效率报告,作为新一代太阳能电池吸引着人们的目光。
     
    2.jpg
     
    不同粒径(膜厚)的钙钛矿太阳能电池的电流-电压曲线(出处:JST)
     
    但因测量条件的不同,表示太阳能电池性能的电流-电压曲线(I-V曲线)会发生变化,所以无法定量解明发电特性与元件结构的关系。
     
    此次,在JST的“战略性创造研究推进事业”中,京都大学的研发小组制作了发电特性不易变化的钙钛矿太阳能电池,查明了电流和电压的损耗机制。据称,以获得的设计指针为基础,有望实现能源转换效率逼近结晶硅型的钙钛矿太阳能电池。
     
    研发小组利用转换效率为19%以上的钙钛矿太阳能电池分析了发电机制发现,电流几乎没有发生转换损耗。电压则在捕获承载电流的电荷载体的区域(阱区)存在电压损耗。因此称,如果能将阱区的密度降至一定水平以下,则电流的发生效率几乎可达100%,电压也能提高至理论极限。
     
    研究中,制作了比较致密平滑的钙钛矿膜,实现了效率高、再现性良好的元件。另外,为了研究构成发电层的钙钛矿结晶的粒径对发电特性变化的影响,对负极采用TiO2致密膜,优化了元件构造。
     
    钙钛矿结晶的粒径越大,短路电流密度(JSC)、开路电压(VOC)和填充因子(FF)的值也越大,能源转换效率在粒径为最大的500nm时,达到了全球最高水平的19.4%。
     
    原标题:改善钙钛矿太阳能电池的不稳定性,转换效率有望实现与结晶硅型相当
     
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