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日本創(chuàng)全球首個鈣鈦礦太陽能電池效率公認(rèn)記錄 15%

鉅大LARGE  |  點擊量:934次  |  2020年04月14日  

太陽能光伏網(wǎng)日本國立研究開發(fā)法人物質(zhì)材料研究機構(gòu)(NIMS)五月一日宣布,鈣鈦礦太陽能電池的能源轉(zhuǎn)換效率記錄全球首次得到了國際標(biāo)準(zhǔn)測試機構(gòu)的認(rèn)可,轉(zhuǎn)換效率達到15%。這是以光伏發(fā)電材料小組組長韓禮元為首的研發(fā)小組取得的成果。


鈣鈦礦太陽能電池是光吸收材料采用鹵化物類有機-無機鈣鈦礦(CH3NH3PbI3)半導(dǎo)體的太陽能發(fā)電元件,自2009年首次作為太陽能電池材料公開以來,轉(zhuǎn)換效率迅速提高,作為新一代太陽能電池受到了全球的關(guān)注。由于可以在基板和薄膜上涂布制造,利用印刷技術(shù)量產(chǎn),蘊含著能較以往的太陽能電池大幅降低制造成本的可能性。


產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所光伏發(fā)電研究中心評估及標(biāo)準(zhǔn)小組測量的鈣鈦礦太陽能電池的電流-電壓特性(出處:日本物質(zhì)材料研究機構(gòu))


此前報道過的鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率,基本都是以小面積電池單元(約0.1cm2)獲得的數(shù)值。以前有過轉(zhuǎn)換效率20.1%(單元面積為0.0955cm2)的報告,但由于單元面積較小,測量的誤差大,而且測量方法也未公開?;诳煽繑?shù)據(jù)的鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展,獲得國際標(biāo)準(zhǔn)測試機構(gòu)公認(rèn)的能源轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)務(wù)之急。


NIMS的研發(fā)小組通過改良發(fā)電層使用的鈣鈦礦的涂布方法,控制了表面的凹凸,提高了轉(zhuǎn)換效率及其再現(xiàn)性。另外,電荷(載流子)輸送層的材料以前吸濕性較高,會很快導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率降低,因此新開發(fā)了吸濕性低、載流子遷移率高的材料,成功改善了穩(wěn)定性。基于這些成果,將太陽能電池單元的面積擴大到了1cm見方以上,并通過改良元件的制作方法,使鈣鈦礦太陽能電池全球首次在國際標(biāo)準(zhǔn)測試機構(gòu)(產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所光伏發(fā)電研究中心評估標(biāo)準(zhǔn)小組)實現(xiàn)了15%的公認(rèn)轉(zhuǎn)換效率。


NIMS表示,今后將以該成果為基礎(chǔ),開發(fā)性能更高的載流子運輸材料,并通過控制鈣鈦礦太陽能電池的界面,實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。


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