效率破紀錄 半透明鈣鈦礦光伏電池展現耐用性

編譯/高晟鈞

半透明鈣鈦礦太陽能電池中的金屬氧化物層,降解問題已經成功被解決,第一次在世界範圍內取得了重大的進展。

韓國研究團隊創造了,該國第一個利用從背面反射的光以及從前表面入射的光的雙面疊層太陽能電池。圖/截取自 Innovations

近日,來自韓國能源研究所的團隊,在半透明鈣鈦礦光伏電池的穩定性、效率等方面取得了重大進展,效率達到了破紀錄的21.68%,並表現出卓越的耐用性,在連續運行240小時後,仍然可以保持99%以上的初始效率。

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受限的鈣鈦礦半透明太陽能電池潛力

為了實現2050年的碳中和目標,如何提高下一代太陽能電池技術的效率與應用領域的多樣性將成為關鍵。另外,為了克服安裝空間與國土面積的限制,串聯型與窗戶型太陽能電池的技術非常重要;而兩種技術都需要高效且穩定的半透明鈣鈦礦光伏電池。

然而,使用透明電極取代傳統太陽能電池中的金屬電極會產生高能粒子,導致電洞傳輸層的性能下降。為了防止這種狀況,科學家們通常會在電洞傳輸層和透明電極層之間沉積一層金屬氧化緩衝層。可惜的是,這會降低透明光伏電池中電荷的傳輸性能與穩定性,其中原因不明。

破紀錄的轉化效率

研究人員利用光電分析和原子級計算科學,確定半透明鈣鈦礦太陽能電池製造過程中,造成電荷傳輸特性和穩定性降低的原因。他們發現,為了增加電洞傳輸層的電導率而添加的鋰離子,會擴散到充當緩衝層的金屬氧化物層中,改變金屬氧化物緩衝層的電子結構,從而導致性能下降。

對此,研究團隊透過將鋰離子氧化成更為穩定的氧化鋰,降低了鋰離子擴散的現象,從而增強了設備的穩定性。最終,優化後的透明鈣鈦礦太陽能電池實現了破紀錄的21.68%電轉化效率,並展現了出色的效率與穩定性。

此外,研究團隊更進一步,將開發的太陽能電池用作疊層太陽能電池的頂層電池,創造了該國第一個利用從背面反射的光以及從前表面入射的光的雙面疊層太陽能電池。

這項研究代表了該領域的重大進展,也加強了我們對實現永續社會的信心。

資料來源:Innovations

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