了解太阳能电池从实验室到现实世界的运行变化对于在大规模生产前优化其设计至关重要。KAUST的研究人员展示了钙钛矿/硅串联太阳能电池是如何在阳光充足和炎热的环境下工作的。

 

硅主导着商业太阳能电池的生产。它是丰富而有效的光转换电能。但最近，杏耀网站钙钛矿已经成为一种具有低成本制造潜力的材料，使用基于溶液的工艺。它们的性质可以通过改变化学成分来调整。

 

材料的光学和电子特性与它的带隙有关:进入光子需要被吸收的最小能量。带隙也决定了光子被吸收时产生多少电流。在传统的太阳能电池中，光吸收材料只吸收特定波长的光，这些光的能量高于带隙，留下部分太阳能量未被利用。

 

为了充分利用硅的工业成熟度和钙钛矿的多功能性，科学家们在一种被称为串联太阳能电池的装置中使用了这两种材料。这种电池的理论效率上限为44%，超过了传统太阳能电池33%的上限。

 

该研究的第一作者Erkan Aydin说:“这种串联结构的一个限制是，人们认为钙钛矿带隙必须比稳定材料组成所允许的宽。”

 

新的太阳能电池在实验室的标准测试条件下进行测试。但是，在太阳能电池部署的大部分地区，环境温度远高于标准的25摄氏度，并且可能出现剧烈波动，从而影响性能。

 

艾丁和他的同事研究了钙钛矿/硅串联太阳能电池在户外炎热、阳光充足的气候下的性能。KAUST的团队表明，硅带隙随着设备温度的升高而减小，钙钛矿带隙则增大。这将使设备偏离理想工作点，并降低在标准测试条件下优化的串联电池的效率。令人鼓舞的是，这种趋势有降低钙钛矿带隙的效果，杏耀平台允许更稳定的钙钛矿成分用于串联太阳能电池。

 

“我们的研究下一步将集中于推动这些设备的功率转换效率超越目前报道的最高的单结硅太阳能电池效率26.7%，同时提高稳定性，”Aydin说。“这些改进将使钙钛矿/硅串联太阳能电池更接近市场。”