氧化铝可使太阳能电池转换率升至10.9%

------开创溶液处理太阳能电池转化效率新纪录

 

由英国牛津大学科学家带领的研究团队，以违反直觉的方式，用低光敏性的氧化铝（Al2O3）替代光激发能力良好的二氧化钛（TiO2）作为电极，将溶液可处理的太阳能电池的转化效率提升至10.9%，创造了新的纪录。他们认为这是因为氧化铝能够充当惰性支架，迫使电子停留其中，并通过超薄的吸收体层进行传送。相关研究报告发表在近期出版的《科学》杂志上。

 

研究人员谈到，虽然含有砷化镓的太阳能电池的效率最高可达28%左右，但此次无疑开创了溶液可处理的固态太阳能电池的转化效率记录。同时，这一转化率还有望在未来数年急速提升。

 

但在吸收光子并生成电子的光电过程中，基本的能量损失会逐步上升。为了克服这些损失，此前的研究试图将厚度为2纳米至10纳米的镀锌层（ETA），附加到二氧化钛电极的内表面，以增强电流密度和电压。而之前带有ETA层的太阳能电池的转化效率仅为6.3%，科学家分析这很可能与二氧化钛导致的电子混乱和低迁移率有关。因此他们在此次的研究中改用氧化铝作为电极，其所生成的光激电子能被保留在ETA层内，而不会降低氧化物内的能级水平。同时，使用氧化铝电极还具有多种优势，例如它能显著提升电子的传送速度，迫使电子快速穿过钙钛矿ETA层，并同时提高电压。这一改进也能使太阳能电池的转化效率从8%左右提升至10.9%。因为氧化铝充当了中尺度的支架，而不在光致激发中发挥任何作用。

 

科研人员表示，这项工作使低成本的溶液处理太阳能电池离晶体半导体的完美性能又近了一步，也为今后的研发开辟了广泛的可能性。他们还期望通过使用新型的钙钛矿和其他半导体，或是扩展光的吸收范围等途径，使得电池未来的效率能够得到进一步提升。