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突破性露天加工技術!韓研團隊開發鈣鈦礦太陽能轉換效率高「23.07%」

韓國全南國立大學的研究人員最近報告指出,他們成功開發出一種新型的露天加工技術,應用在鈣鈦礦-有機混合串聯太陽能電池製造上,取得了高達23.07%的轉換效率,使得這項技術更接近經濟可行性。

研究人員表示,傳統的製造方法依賴於精心設計鈣鈦礦晶體結構,但這些步驟增加了成本和複雜性,不適合大規模生產。因此,他們將焦點轉向加工方案並使用了動態熱風沉積技術,該技術無需濕度控制環境,從而簡化了生產過程。研究團隊進一步改進了有機陽離子鈍化吸收劑的處理方法,將 VOC(揮發性有機物)損失降低至0.025 V,創下了迄今的最低值。他們還使用了全無機銫鉛鹵化物鈣鈦礦,相較於標準鉛雜化鈣鈦礦,其耐濕性大幅增強。這種改進是通過水基合成和常溫處理方法實現的,同時消除了對昂貴的專用設備的需求。


研究人員在露天製造過程中使用了動態熱空氣沉積技術,製作前部寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池和後部窄帶隙有機太陽能電池層。這種技術使用熱風槍將金屬鹵化物鹽直接從溶液中旋塗到基材上,避免了有問題的反溶劑浴,同時使用新穎的化學處理方法鈍化每層表面,實現了有效的電荷傳輸。


優化後的裝置結合了1.87 eV的銣摻雜銫鉛鹵化物鈣鈦礦前電池和後部的三元聚合物電池,形成了全色串聯架構,最高達到了23.07%的太陽光到電能的轉換效率。開路電壓為2.11 V,明顯超過商用矽電池的典型開路電壓1.14 V,此外,經過連續模擬太陽照射600小時後,該太陽能電池仍保持90%以上的峰值性能。研究人員指出,這種鈣鈦礦-有機串聯電池的效率和穩定性使得該技術有望實現光伏發電的廣泛應用,並且製造成本相對較低。研究團隊對進一步開發表示信心,希望能夠接近串聯太陽能電池實際效率極限的29.1%。

參考文獻及圖片來源:

Researchers report open-air-processed perovskite tandem solar cells that achieve 23% efficiency;

Agrivoltaics 三贏農業光伏發電的未來:可透光太陽能溫室


新型鈣鈦礦材料助力, 東京工業大學突破「Norby 缺口」 開發高效能燃料電池


探索鈣鈦礦太陽能行業的各種應用

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