一直以來，澳大利亞都對太陽能寄予厚望，并希望到2030年可以將成本降至每瓦0.30澳元、轉(zhuǎn)換效率突破30%。近期的一項最新研究似乎帶來了一些希望，澳洲國立大學(xué)(ANU)研發(fā)出了效率高達(dá)30.3%的串聯(lián)硅-鈣鈦礦太陽能電池。

由于其效率、耐用性和成本，硅長期以來一直是太陽能電池的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但目前的光伏設(shè)備正接近理論上的效率上限。與此同時，鈣鈦礦是一個迅速崛起的“年輕新貴”，有可能偷走硅的“桂冠”。

不過，最好的結(jié)果似乎是當(dāng)這兩種材料拋開競爭，結(jié)合起來。鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池比單獨使用任何一種材料都更高效，這要歸功于它們能夠收集太陽光譜的不同部分——鈣鈦礦更好地利用藍(lán)光，而硅更專注于紅色和紅外波長。科學(xué)家們也不斷在效率突破上費盡心思。

研究人員表示，他們將廣泛使用的硅電池和鈣鈦礦電池的優(yōu)勢結(jié)合了起來，生產(chǎn)出了具有超高效率的串聯(lián)硅-鈣鈦礦太陽能電池，同時還增強了太陽能電池的運行穩(wěn)定性。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《先進(jìn)能源材料》雜志上。

“使用這些串聯(lián)太陽能電池，鈣鈦礦頂部電池可以有效地吸收藍(lán)光，并將紅光傳輸?shù)焦璧撞侩姵?，從陽光中產(chǎn)生的能量比每個單獨的設(shè)備要多得多?！彼麄冋f。

據(jù)悉，該團隊主要在這項研究中改善了鈣鈦礦前體。具體而言，研究人員解釋稱，不含甲基銨(MA)的鈣鈦礦太陽能電池具有比含MA的同類電池更好的熱穩(wěn)定性。然而，由于體積質(zhì)量較差，無MA的鈣鈦礦太陽能電池的效率落后。

在這項工作中，他們將4-甲基苯乙基氯化銨(4M-PEACl)添加到了不含MA的鈣鈦礦前體中，從而大大提高了整體質(zhì)量。他們說，在加入最佳濃度的4M-PEACl后，鈣鈦礦晶粒顯著增大，其固有缺陷被抑制了四倍。

研究人員表示，最終制出的串聯(lián)裝置不僅效率突破了30%大關(guān)，還表現(xiàn)除了優(yōu)異的穩(wěn)定性。在環(huán)境大氣中經(jīng)過42天日夜循環(huán)后，保持了98%以上的初始性能。

“超過30%的標(biāo)志意義重大，”研究人員說，“目前的預(yù)測是，串聯(lián)太陽能技術(shù)將在2026年大規(guī)模生產(chǎn)。然而，仍需要做更多的工作來升級，并確保該技術(shù)能夠穩(wěn)定應(yīng)用25至30年。”