近日，NUS研究團隊在鈣鈦礦/有機串聯太陽能電池領域取得了新突破。他們的發現為輕型和可彎曲的薄膜串聯太陽能電池打開了大門，並標誌著該技術在未來商業應用中有著巨大的潛力。
提高太陽能電池電力轉化效率
新加坡國立大學（NUS）研究小組在使用鈣鈦礦和有機材料製造的太陽能電池電力轉換效率方面創造了新的記錄。這一技術突破為柔性、輕量、低成本和超薄的光伏電池鋪平了道路，這些電池是為車輛、船隻、百葉窗和其他應用提供動力的理想選擇。
NUS化學和生物分子工程系，NUS太陽能研究所「基於鈣鈦礦的多結太陽能電池組」首席研究員青年教授Hou Yi解釋道：「清潔和可再生能源的技術對減少碳排放極為重要。將太陽能直接轉化為電能的太陽能電池是最有前途的清潔能源技術之一。太陽能電池的高功率轉換效率對於使用有限的面積產生更多的電力至關重要，這反過來又降低了產生太陽能的總成本。」
NUS太陽能研究所，來源：NUS
NUS學化學和生物分子工程系研究員、這項工作的第一作者Chen Wei博士補充說道: 「這項研究的主要動機是為了提高鈣鈦礦/有機串聯太陽能電池的功率轉換效率。在我們的最新工作中，我們已經證明了23.6%的功率轉換效率——這是迄今為止這種類型的太陽能電池的最佳性能。」
（左起）Chen Wei博士，Hou Yi助理教授，來源：NUS
這一成就與目前其他關於過鈣鈦礦/有機串聯太陽能電池的研究報告的20%左右的功率轉換率相比，是一個重大的飛躍，並接近於矽太陽能電池26.7%的功率轉換率，而矽太陽能電池是目前太陽能光伏（PV）市場上的主流太陽能技術。
這一創新成果於2022年1月20日發表在Nature Energy上。這項研究是與香港大學和南方科技大學的科學家合作進行的。
太陽能世界的新趨勢
近年來，太陽能電池技術作為一種可持續能源，取得了巨大的發展。太陽能電池的可靠性、效率、耐用性和價格對世界各地的太陽能項目的商業潛力和大規模實施有著至關重要的影響。
目前太陽能發電廠中使用的傳統太陽能電池是基於單結結構的。在工業生產中，單結太陽能電池的實際功率轉換效率被限制在27%左右。為了推動太陽能生產的發展，需要為太陽能電池提供新的解決方案，使其在功率轉換方面表現更好。
為了將太陽能電池的功率轉換效率提高到30%以上，需要兩個或更多吸收層的堆疊（多結電池）。使用兩種不同類型的光伏材料製成的串聯太陽能電池，是目前研究的熱點。
在他們的最新項目中，Hou助理教授和他的團隊在過鈣鈦礦/有機串聯太陽能電池領域取得了新突破。他們的發現為輕型和可彎曲的薄膜串聯太陽能電池打開了大門，並將具有廣泛的應用，如太陽能百葉窗，車輛，船和其他移動設備。
輕型和可彎曲的薄膜串聯太陽能電池，來源：NUS
功率轉換效率的突破
串聯式太陽能電池由兩個或更多的子電池組成，通過互連層（ICL）進行電氣連接。ICL在決定一個設備的性能和可重複性方面起著關鍵作用。一個有效的ICL應該是化學惰性的，導電的和光學透明的。
儘管鈣鈦礦/有機串聯太陽能電池對下一代薄膜光伏技術具有吸引力，但其效率卻落後於其他類型的串聯太陽能電池。
為了解決這一技術挑戰，Hou助理教授和他的團隊開發了一種新穎而有效的ICL，可降低串聯太陽能電池內的電壓、光學和電損耗。這一創新顯著提高了鈣鈦礦/有機串聯太陽能電池的效率，實現了23.6%的功率轉換率。
Hou助理教授表示：「我們的研究表明，基於鈣鈦礦的串聯太陽能電池在未來光伏技術的商業應用中有著巨大的潛力。在我們的新發現的基礎上，我們希望能進一步提高我們的串聯太陽能電池的性能，並擴大這項技術的規模。」
