這張圖顯示了用於薄膜製作的石墨烯層。 （圖片來源:曼徹斯特大學）
羅馬託爾維加塔大學、義大利理工學院(IIT)的研究人員及其附屬機構石墨烯旗艦成員BeDimensional與ENEA合作，成功地將石墨烯與串聯的鈣鈦礦-矽太陽能電池相結合，其效率高達26.3%。
此外，他們還設想了一種新的製造方法，由於石墨烯多功能的特性，這種方法可以降低生產成本，並可用於生產大面積的太陽能電池板。基於石墨烯的串聯太陽能電池效率幾乎是純矽的兩倍。
物理定律將矽太陽能電池的最高效率限制在32%。出於這個原因，科學家們已然耗費數十年的時間試圖找到其他替代品，如III-V型半導體（具體是什麼物質呢，不常見的專有名詞最好都需要註解）和鈣鈦礦。然而，後者的製造存在幾個挑戰，其中擴大太陽能電池板的生產是邁向成功的關鍵一步。利用「串聯電池」，科學家們先前已經將矽和鈣鈦礦的優勢結合起來——然而，穩定性、效率和大規模生產似乎仍然是一個遙不可及的夢想。
但後來石墨烯出現了——它可能會改變整個過程。石墨烯旗艦項目的研究人員發現了石墨烯捕獲能量的潛力，事實上，他們已經致力於兩個不同的面向工業的「先鋒項目」，以挖掘石墨烯太陽能電池的可能性。
這篇發表在《焦耳》雜誌（Joule）上的新論文，標題為《機械堆疊的雙端石墨烯基鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池具有25.9%的穩定效率》（「Mechanically stacked, two-terminal graphene-based perovskite/silicon tandem solar cell with 25.9% stabilized efficiency」），再次證明了石墨烯和相關的層狀材料將使更高效、更經濟的大面積太陽能電池板實現商業化。
羅馬託爾維加塔大學石墨烯旗艦合作夥伴大學的主要作者和研究員Aldo di Carlo解釋道：「我們製造石墨烯太陽能電池的新方法提供了雙重優勢。首先，它可以用於增強現所有不同類型的鈣鈦礦太陽能電池，包括那些在高溫下加工的電池。但更重要的是，我們可以利用廣泛使用的「溶液製造方法」來整合我們的石墨烯，這是進一步工業化應用我們的技術並提供大表面、石墨烯太陽能電池板的關鍵」。
論文的合作者、石墨烯旗艦產品BeDimensional的聯合創始人Francesco Bonaccorso表示：「在石墨烯旗艦產品的背景下提出的這種創新方法，是朝著開發串聯太陽能電池邁出的第一步，這種電池的效率高於單節矽器件的極限。分層的材料將是實現這一目標的關鍵。」
石墨烯旗艦能源生產一攬子工作負責人Emmanuel Kymakis說：「在充分利用鈣鈦礦-矽串聯pv概念之前，必須解決一些兼容性問題。這項開創性的工作表明，GRMs油墨帶有隨機應變的形態和可協調的光電性能在串聯結構中的集成，有利於高通量的工業製造。石墨烯和相關材料提高了這些器件的性能，包括穩定性和可擴展性。堆疊矽-鈣鈦礦配置將作為新的石墨烯旗艦先鋒項目GRAPES的基礎，該項目將進行石墨烯基鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池的中試生產，為打破30％的效率屏障鋪平了道路，並顯著降低了平均能源成本。」
石墨烯旗艦項目的科學技術官員及管理委員會主席Andrea C. Ferrari補充道：「自石墨烯旗艦項目啟動以來，石墨烯及相關材料在太陽能發電方面的應用被視為一項戰略重點。第一個以石墨烯為基礎的太陽能發電廠將於今年建成。這些新結果將為我們在接下來的三年中努力生產定義最先進技術的面板奠定了基礎。 這也說明了石墨烯旗艦的工作與聯合國的『可持續發展目標』緊密相關。」
翻譯：曾欣欣
審校：董子晨曦
引進來源：石墨烯旗艦項目
引進連結：https://phys.org/news/2020-03-graphene-perovskites-siliconan-ideal-tandem.html