鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:882次 | 2019年05月08日
鈣鈦礦太陽能電池:無需完美!
用于太陽能電池的金屬有機(jī)鈣鈦礦層通常使用旋涂技術(shù)在工業(yè)相關(guān)的小型基材上制造。這些鈣鈦礦層通常多孔,但能量轉(zhuǎn)換效率卻非常高。這些孔為什么不會導(dǎo)致正面和背面接觸之間明顯短路呢?原因已經(jīng)找到了!
鈣鈦礦太陽能電池的簡化剖面圖:鈣鈦礦層并沒有覆蓋整個表面,而是存在空穴??茖W(xué)家們證明這種結(jié)構(gòu)建立了一個防止短路的保護(hù)層
早期的金屬有機(jī)鈣鈦礦的效率水平只有百分之幾(2006年為2.2%)。然而現(xiàn)在的水平遠(yuǎn)高于22%。比目前商業(yè)上主導(dǎo)的硅太陽能電池技術(shù)的轉(zhuǎn)化效率提高了近50年。由低成本金屬-有機(jī)鈣鈦礦制成的薄膜可以通過旋涂和隨后的烘焙(由此溶劑蒸發(fā)并且材料結(jié)晶)而大規(guī)模生產(chǎn),這使得該技術(shù)更具吸引力。
鈣鈦礦薄膜上的孔
盡管如此,在致密基底上旋涂產(chǎn)生的薄鈣鈦礦薄膜通常不是完美的,而是出現(xiàn)了許多孔洞,由亨利·斯奈斯教授領(lǐng)導(dǎo)制成的開創(chuàng)性鈣鈦礦組樣品也出現(xiàn)了這些孔洞。問題在于這些孔可能導(dǎo)致太陽能電池的相鄰層接觸而導(dǎo)致太陽能電池短路,這將會大大降低效率水平,但卻并沒有被觀察到。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
生長出薄層
現(xiàn)在MarcusB?r和他的小組以及FritzHaber研究所的Spectro-Microscopy小組仔細(xì)檢查了HenrySnaith的樣品,他們利用掃描電子顯微鏡繪制了鈣鈦礦層的表面形貌,隨后使用BESSYII的分光譜方法分析了樣品出現(xiàn)孔洞區(qū)域的化學(xué)成分。博士生ClaudiaHartmann解釋說:“我們能夠確定,即使是在孔洞中,基板也沒有被完全暴露出來,而是通過沉積和結(jié)晶過程形成了薄層,這有效防止了短路?!?/p>
防止短路
科學(xué)家們一致能夠確定的事,相較于接觸層的直接接觸的情況,電池的電荷載體必須克服的巨大的能量勢壘才能彼此重新結(jié)合。B?r表示:“盡管鈣鈦礦薄膜有許多孔,電子傳輸層(TiO2)和正電荷載體傳輸材料(SpiroMeOTAD)實際上并不直接接觸,而且接觸層之間的復(fù)合屏障足夠高,以致這些太陽能電池的實際損耗很小。”