單晶鈣鈦礦太陽能電池轉換效率已達21.9%

2020-11-22 索比光伏網

在各界研究團隊的努力下，鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率已經超越目前市面上常見的太陽能電池，但它們仍有不耐水汽、高溫與紫外光等難題，離大規模商業化還有一段距離，最近沙烏地阿拉伯科學家或許已找出解決辦法，他們研發出耐用、且轉換效率達21.9%的單晶鈣鈦礦電池。

鈣鈦礦電池除了成本低、易於加工外，還具有優異的光學和傳輸性能，備受太陽能科學家愛戴，其中鈣鈦礦電池性能和穩定性皆取決於薄膜形貌(morphology)，然而鈣鈦礦電池多是由無序或是有缺陷的多晶薄膜製成，這些多晶鈣鈦礦薄膜存在許多晶粒、晶界、孔隙和表面缺陷，會使電子與電洞對(載子)再結合，轉換效率難再提升。

因此來自沙烏地阿拉伯阿布都拉國王科技大學(KAUST)的團隊，決定用單晶薄膜取代多晶薄膜。與多晶鈣鈦礦相比，單晶鈣鈦礦擁有較高的結晶品質，光吸收範圍與熱穩定性也更佳，商業應用價值較高。

就以矽晶太陽能電池來說，單晶矽太陽能電池也因為組成原子均按照一定的規則與周期性的排列，純度更要求達 99.9999%，普遍來說單晶矽太陽能電池的轉換效率都比多晶矽太陽能電池要高。

如今已有愈來愈多科學家關注到單晶鈣鈦礦的優勢， KAUST 的科學家亦然，最近便透過逆溫長晶(inverse-temperature crystal growth)技術，在兩片塗有聚合物塗層的基板中生長出鈣鈦礦單晶，研發出新型單晶甲基氨基碘化鉛(MAPbI3)鈣鈦礦電池。

研究指出，新型單晶 MAPbI3鈣鈦礦厚度約 20 微米，經過銅處理後再製成 1mm 厚的太陽能電池，轉換效率最高已達 21.9%。

該轉換效率除了超出科學家預期，也比過去其他機構研究的成果還要高，KAUST 化學科學助理教授 Omar Mohammed 表示，團隊還以為要打造更薄的鈣鈦礦薄膜，才能將轉換效率提高至 21%，再加上晶體生長相當不易。

但若要將技術推出實驗室，還得進一步擴大單晶 MAPbI3鈣鈦礦電池的尺寸。以過去的經驗來看，許多實驗室得太陽能技術雖然已達到高轉換效率，但放大尺寸之後，轉換效率跟壽命都會略為下降。目前研究已發表在《ACS Energy Letters》。

光伏行業最新動態，請關注索比光伏網微信公眾號：solarbe2005

投稿與新聞線索聯繫：010-68027865 劉小姐：news@solarbe.com

掃碼關注

相關焦點

  • 鈣鈦礦太陽能電池轉換效率有機會達66%
    提高太陽能轉換效率的路途困難重重，其中一項難題便是太陽能材料沒法吸收全部的光，有一部分的光能會以熱的形式損失，進而降低性能，對此，最近美國科學家透過添加有機化合物材料，成功吸收並轉換鈣鈦礦太陽能電池產生的熱，最高轉換效率有機會從33% 突破到66%。
  • 英國公司將鈣鈦礦-矽晶太陽能電池轉換效率提升至 27.2%
    比如最近英國太陽能公司 Oxford PV 便將鈣鈦礦-矽晶太陽能技術的效率提高至 27.2%。矽晶太陽能為當前產業首選技術，便宜、高效又穩定的優勢讓太陽光電成為最受歡迎的再生能源，但以目前已大規模商業化的技術而言，其轉換效率預期很難超過 25%，因此科學家一直在尋找另一個太陽能明日之星。
  • 矽牽手鈣鈦礦 太陽能電池轉化效率提高几個百分點
    近期，經第三方權威機構德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)下屬的檢測實驗室測試，晶科N型單晶電池最高轉換效率達24.9%，再創行業新的世界紀錄。並且最新成果快速從晶科工廠的智能產線快速轉化落地，實現量產效率超過24%。
  • 世界紀錄新型CIGS太陽能電池轉換效率達23%
    從漢能移動能源官微獲悉，2019年9月14日，漢能旗下美國MiaSolé Hi-Tech Corp，與歐洲Solliance Solar Research公司聯合發布，其合作研發的新型柔性CIGS太陽能電池轉換效率達23%，是該項電池新的世界紀錄。
  • 為鈣鈦礦太陽能開闢新道路 全新太陽能轉換效率可達66%
    北極星太陽能光伏網訊:提高太陽能轉換效率的路途困難重重，其中一項難題便是太陽能材料沒法吸收全部的光，有一部分的光能會以熱的形式損失，進而降低性能，對此，最近美國科學家透過添加有機化合物材料，成功吸收並轉換鈣鈦礦太陽能電池產生的熱，最高轉換效率有機會從33% 突破到66%。
  • 讓電荷橫行無界的橫向單晶鈣鈦礦電池
    圖 橫向鈣鈦礦單晶太陽能電池製備過程有機無機滷素雜化鈣鈦礦材料近十幾年在太陽能電池領域發展非常迅速，目前高光電轉換效率的器件都是基於鈣鈦礦多晶薄膜。單晶是鈣鈦礦材料另一種重要的存在形式，鈣鈦礦單晶相比多晶材料無晶界的存在，具有很多優異的性質，比如：更長的載流子擴散距離，更弱的離子移動效應，更高的熱分解溫度，更優異的穩定性；橫向背接觸太陽能電池結構(Interdigitated back contact) (IBC)是矽太陽能電池中很重要的一種結構並已經被廣泛應用，單面背電極結構製備簡單且無需使用昂貴的透明電極，光利用率相比採用透明導電玻璃的傳統疊層結構電池更高
  • 結合矽與鈣鈦礦材料太陽能轉換效率躍升至27.2%
    矽晶太陽能為當前產業首選技術，便宜、高效又穩定的優勢讓太陽光電成為最受歡迎的再生能源，但以目前已大規模商業化的技術而言，其轉換效率預期很難超過 25%，因此科學家一直在尋找另一個太陽能明日之星。鈣鈦礦則是太陽能領域後起之後，光電轉換效率在 9 年內增加到可與矽晶太陽能媲美的 22%，近年來科學家更為了尋求突破與新材料，紛紛將鈣鈦礦與矽晶太陽能相結合，讓原本處於市場競爭關係的太陽光電材料握手言和，成為新型太陽能電池。
  • 惟華光能研製鈣鈦礦太陽能電池效率達19.6%
    廈門惟華光能有限公司研製出的鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率已達19.6%，這超越了歐美、日本、韓國等研究所公開發表的同類型電池的轉化效率，成為全球第一。鈣鈦礦電池（PVSK）是一種有機-無機複合型的，以MAPbX3 為吸光材料，配合電子和空穴傳輸材料的新型太陽能電池。
  • 突破 | 矽與鈣鈦礦材料結合,太陽能轉換效率躍升至 27.2%
    鈣鈦礦則是太陽能領域後起之後，光電轉換效率在 9 年內增加到可與矽晶太陽能媲美的 22%，近年來科學家更為了尋求突破與新材料，紛紛將鈣鈦礦與矽晶太陽能相結合，讓原本處於市場競爭關係的太陽光電材料握手言和，成為新型太陽能電池。
  • 鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率創新高
    上證報中國證券網訊（記者 陳其珏）美國國家可再生能源實驗室（NREL，National Renewable Energy Laboratory）近日更新的「電池實驗室最高效率」圖顯示，單結鈣鈦礦太陽能電池的效率再創新高，達到25.2%，比之前的24.2%提高了1%。
  • 太陽能電池介紹
    近期，經第三方權威機構德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)下屬的檢測實驗室測試，晶科N型單晶電池最高轉換效率達24.9%，再創行業新的世界紀錄。並且最新成果快速從晶科工廠的智能產線快速轉化落地，實現量產效率超過24%。
  • 新型鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率預計接近40%
    在鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池架構中，一種新材料具有驚人的38%理論最大轉換效率，顯示出巨大的潛力。當前，對全球氣候變化的強烈關注將影響並且已經在影響地球上的所有生物。為了防止所謂的「熱土」的產生並滿足《巴黎協定》的要求，清潔能源的使用和開發應超過當前水平。因此，人們對低成本太陽能電池模塊的開發寄予厚望。
  • > 基於石墨烯的太陽能電池轉化率達15.6%(圖) - 光伏電池轉換效率
    目前，鈍化發射極和背面電池(PassivatedEmitterandRearCell，PERC)技術已成為光伏行業中提升晶矽太陽電池轉換效率的主流高效技術。
  • 光電轉換效率為23%的高性能四電極鈣鈦礦/無機矽疊層太陽能電池
    金屬有機滷化鈣鈦礦太陽能電池由於具有高性能、低價溶液製備工藝、以及匹配的禁帶寬度，在矽太陽能電池的基礎上集成鈣鈦礦太陽能電池有非常大的潛力來提高光電轉換效率從而降低光伏電能的成本
  • 結合矽鈣鈦礦技術 太陽能電池轉換效率躍升至 27.2%
    太陽能技術日新月異，光電轉換效率紀錄每隔幾周又會再翻新，象是最近英國太陽能公司OxfordPV便透過鈣鈦礦-矽晶太陽能技術，將效率提高至27.2%。鈣鈦礦則是太陽能領域後起之秀，光電轉換效率在9年內增加到可與矽晶太陽能媲美的22%，近年來科學家更為了尋求突破與新材料，紛紛將鈣鈦礦與矽晶太陽能相結合，讓原本處於市場競爭關係的太陽能電池材料握手言和，打造新型太陽能電池。
  • 世界首塊超大尺寸鈣鈦礦單晶製成
    相關結果已在線發表在《先進材料》期刊上。太陽能是一種能量豐富、清潔的能源，合理、有效地利用太陽能是解決人類能源和環境問題的重要途徑。目前，對太陽能的利用方式包括太陽能光熱、太陽能光伏電池、太陽能制氫等方式。其中，太陽能光伏發電技術可以直接將太陽光的能量轉換成電能，可以實現與當前供電網的無縫連接，是最便捷的太陽能利用方式。
  • 轉換效率超23%,單晶高效太陽能電池進推廣目錄
    圖片來源：國家發改委官網OFweek太陽能光伏網注意到，其中包含一項高效PERC單晶太陽能電池及組件應用技術，其轉換效率可超過23％，對於PERC單晶太陽能電池而言，是非常出色的表現圖片來源：綠色技術推廣目錄公示名單其核心技術及工藝為：通過在電池背面沉積Al2O3鈍化層來降低電池背表面載流子複合量，提升電池長波響應，從而提升電池轉換效率。
  • 鈣鈦礦太陽能電池表現出最高的功率轉換率
    新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)的一個研究團隊製造了一種鈣鈦礦太陽能微型模塊，該模塊的功率轉換效率創下了所有大於10cm2的鈣鈦礦裝置中的最高紀錄。鈣鈦礦是一種新材料，在太陽能電池應用中已經成為矽的有前途的替代品。
  • 無雜質,溼度穩定的有機層給鈣鈦礦太陽能電池21%的效率
    耐用、高性能的鈣鈦礦太陽能電池也需要耐用、高性能的電荷傳輸層。科學家們開發出了第一種不需要摻雜劑就能獲得高電荷遷移率和穩定性的有機空穴轉運體。這種新型的空穴傳輸層優於標準材料，並保護鈣鈦礦有機電池免受空氣溼度的影響。
  • 韓國科學家刷新鈣鈦礦太陽能電池轉化效率記錄
    科學家發現，一種很有前途的材料，稱為混合滷化鈣鈦礦，可以回收光。他們相信這一發現可以大大提高太陽能電池的效率。雜化滷化鈣鈦礦是一組特殊的合成材料，它們已成為科學研究的主題，因為它們似乎有望在太陽能領域...