钙钛矿光伏电池新方向:“吃点辣”可同时提高效率和稳定性

作者:光伏协会    浏览:6    发布时间:2021-1-15 15:34:40

据报道,近期的一项研究结果表明,辣椒不仅可以帮助人们做出美味佳肴,还可能是更稳定、更高效钙钛矿太阳能电池的“秘方”。

数十年来,硅一直主宰着太阳能电池市场,但近年来,其宝座有被夺走的危险。其中增长最快的新产品当属钙钛矿,其效率从2009年的不到4%上升到今年早些时候的20%,接近硅25%的长期记录。而且它的生产成本也可能更低、更节能。

不仅如此,将其他材料与钙钛矿相结合,还能带来不同的收益。例如,将其与硅结合能提高效率至接近30%,铟有助于提高其功率输出,而二维添加剂和“体积庞大”的分子可以使其更加稳定。

尽管金属卤化物钙钛矿半导体代表了最先进的太阳能电池技术的有希望的组成部分,但它们却受到非辐射复合的困扰,这是一种不良的电子级工艺,会降低效率并加剧热损失。

鉴于未来可持续的大趋势,研究人员想寻求一种天然的并且廉价的添加剂,以克服这一局限性并提高太阳能电池的性能。

该研究的主要作者Qinye Bao说:“考虑到辣椒素的电、化学、光学和稳定特性,我们初步发现它是一个很有前途的候选者。”

研究人员只在甲基胺碘化铅钙钛矿(MAPbI3)中加入了0.1%的辣椒素。经研究发现,用这种化合物制成的钙钛矿太阳能电池的能量转换效率为21.88%,高于控制装置中的19.1%。它们的稳定性也得到了提高,在环境空气中存放800小时后仍能保持原来效率的90%以上。

在进一步的研究中,研究小组还发现辣椒素通过降低钙钛矿薄膜中的密度缺陷,并在不同半导体层之间创造一个更好的界面来促进电荷传输。不过,研究人员表示,还需要做进一步的工作来研究辣椒素在其他类型的钙钛矿太阳能电池中的作用。