效率23.1％，NREL科学家构建全钙钛矿叠层太阳电池

 从Joule杂志了解到，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）科学家开发了一种全钙钛矿叠层太阳电池，称是迄今为止所有非III-V技术中效率最高的柔性薄膜太阳电池。

该结构基于一种称为Apex Flex的新型宽带隙钙钛矿复合层，可以承受热、光和运行测试，同时提供可靠的高压。随着原子层沉积（ALD）的发展，这种新材料被描述为“由具有亲核羟基和胺官能团的超薄聚合物组成的成核层，用于使共形的低导电铝氧化锌层成核。”


研究人员解释说，叠层电池的两末端结构对于制造高性能设备特别具有挑战性，因为需要相互“调谐”不同的电池材料以防止它们在某些光照条件下限制彼此的性能。他们指出，如果这个问题得到解决，那么在去除了两个透明触点和一个潜在的基板后，叠层电池可以更轻，更便宜。

研究人员解决了两个主要挑战，其一涉及连接团队的新型宽带隙钙钛矿，由于氧化铟锡的厚复合层引起的分流，在以前的设计中，互连区域包含小的分流路径降低了效率。在两种钙钛矿材料之间，NREL的团队设计了一个新的复合层，同时保留了通用的体系结构和制造范例，对制造进行一些周到的更改，创建了密集且薄的复合层，消除了分流路径，并且比以前的技术薄约80％。

其二部分涉及新的宽带隙钙钛矿层，该层能够承受热，光和运行测试，同时提供可靠的高压。先前设计中的瓶颈与材料的不稳定性有关-光会导致材料内的化学偏析并导致效率下降，由于碘化物-溴化物卤化物的偏析而导致的宽间隙子电池中的大电压损失。第二个问题团队通过减少溴的量，使用不同的分子合金来改变该层的晶体结构来解决，将材料的带隙调整到了损耗大大降低的水平，结果是：具有高稳定性和效率的连续可调带隙电池。

NREL研究人员称，这种成分调整可以使1.73电子伏特的带隙钙钛矿具有高而稳定的电压。通过结合这些进展，研究人员制造出了两端子全钙钛矿叠层太阳电池，在刚性基板上的功率转换效率为23.1％，在柔性塑料基板上的功率转换效率为21.3％。



研究人员表示：“在单个太阳电池中配对多个金属卤化物钙钛矿吸收剂将实现真正差异化的太阳能技术，该技术具有高效，低成本和轻巧的特点。这项合作努力使全钙钛矿薄膜更接近商业现实，我们很高兴看到它们在不久的将来在现实世界中的应用。”

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