新型鈣鈦礦量子點太陽能電池打破傳統量子點太陽能電池局限

2020-11-25 搜狐

原標題：新型鈣鈦礦量子點太陽能電池打破傳統量子點太陽能電池局限

最近美國能源部（DOE）下屬的國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員成功製備出13.4％轉換效率的量子點太陽能電池，刷新了量子點太陽能電池世界效率紀錄。

作為電子材料，膠體量子點的尺寸出奇地小（通常為3-20納米），且光學性能相當獨特。量子點太陽能電池（CQDs Cells）的認證效率最早始於2010年，起初NREL製備的硫化鉛量子點太陽能電池效率僅為2.9％，此後，經過多倫多大學Sargent小組不懈努力於2016年實現了12％的硫化鉛量子點太陽能電池歷史最高效率，電池性能的改進來自於更深入地了解各量子點薄膜層之間的連接性，選擇更合理的器件結構及減少內部量子點缺陷等方面。

以往的量子點太陽能電池的研究多集中在傳統的金屬硫化物和金屬硒化物等，而最新研究發展來自於完全不同的量子點材料，新型量子點材料中的佼佼者當屬全無機鈣鈦礦CsPbI3，這種鈣鈦礦量子點太陽能電池能夠產生非常大的開路電壓（約1.2 V）。

NREL化學材料和納米科學團隊的資深科學家和項目負責人約瑟夫·路德（Joseph Luther）說：「結合材料本身的帶隙，這種高電壓使得它們成為多結太陽能電池頂層的理想選擇。因為頂層電池既要滿足高效率，又不能妨礙長波段光線到達較低層。可見，這種串聯電池可以實現比主流的矽太陽能電池板更高的效率。

多結太陽能電池較多出現在空間應用領域，提高多結太陽能電池效率往往比縮減製造太陽能模組成本更為關鍵。NREL開發的鈣鈦礦材料量子點可以與廉價的薄膜鈣鈦礦材料組合，不僅能夠達到空間太陽能電池所需的高效率，而且製造成本比矽太陽能技術更低，絕對是地面太陽能發電和空間太陽能發電的理想技術。





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