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我國科學家在鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要突破
2018-08-14 閱讀次數:

鈣鈦礦太陽能電池以其制備簡單、成本低和效率高的優勢在新型光伏技術領域迅速崛起。鈣鈦礦太陽能電池按照器件結構可分為正式和反式兩種結構,相比于正式結構,反式結構器件因制備工藝更加簡單、可低溫成膜、無明顯回滯效應、適合與傳統太陽能電池(硅基電池、銅銦鎵硒等)結合制備疊層器件等優點,受到學術界和產業界的關注。但仍然存在開路電壓與理論值差距較大、光電轉換效率仍然偏低等應用瓶頸。
    在納米研究國家重大科學研究計劃(2015CB932200,鈣鈦礦型太陽電池的基礎研究)的支持下,北京大學朱瑞研究員、龔旗煌院士與合作者展開研究,針對反式結構鈣鈦礦太陽能電池在光電轉換效率上存在的瓶頸,提出了“胍鹽輔助二次生長”方法,開創性地實現了鈣鈦礦薄膜半導體特性的調控,顯著降低了器件中非輻射復合的能量損失,在提升器件開路電壓方面取得了突破,首次在反式結構器件中獲得了超過1.21V的高開路電壓(材料帶隙寬度~1.6eV)。同時,在不損失光電流和填充因子等性能參數的情況下,顯著提高了反式結構鈣鈦礦電池的光電轉換效率—實驗室最高效率達到21.51%。經中國計量科學研究院認證,器件的光電轉換效率高達20.90%,是目前反式結構鈣鈦礦太陽能電池器件效率的最高記錄。該結果為提升反式鈣鈦礦太陽能電池器件效率、推進該類新型光伏器件的應用化發展提供了新思路,可進一步拓展到鈣鈦礦疊層太陽能電池以及鈣鈦礦發光器件中,具有潛在的應用前景和商業價值。相關成果629日在線發表在《科學》雜志上。

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