近期,中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所游經(jīng)碧研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊研制出光電轉(zhuǎn)換效率為27.2%的鈣鈦礦太陽能電池原型器件。器件在1個標(biāo)準(zhǔn)太陽光和最大功率輸出點(diǎn)條件下持續(xù)運(yùn)行1529小時后,仍可保持初始效率的86.3%。此外,器件在1個標(biāo)準(zhǔn)太陽光與85℃光熱耦合加速老化條件下,持續(xù)運(yùn)行1000小時后仍能維持初始效率的82.8%。
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據(jù)了解,鈣鈦礦太陽能電池因其易于低成本印刷制備且具有高光電轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)勢,被視為新一代太陽能電池的典型代表,發(fā)展前景廣闊。經(jīng)過十六年的快速發(fā)展,其光電轉(zhuǎn)換效率已從最初的3.8%提升至超過26%,逼近單晶硅太陽能電池的水平,但與理論極限效率仍存在一定差距。實現(xiàn)高效率鈣鈦礦太陽能電池的關(guān)鍵要素之一是制備高質(zhì)量的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜。
科研團(tuán)隊通過在鈣鈦礦薄膜生長中引入堿金屬草酸鹽,利用解離出的鉀離子與氯離子之間的強(qiáng)結(jié)合作用,有效束縛氯元素的垂直無序遷移,使其在鈣鈦礦材料中均勻分布。基于這一方法,研究團(tuán)隊成功制備出載流子壽命高達(dá)20微秒,界面缺陷態(tài)密度低至1013每立方厘米的鈣鈦礦半導(dǎo)體薄膜。
該研究實現(xiàn)了鈣鈦礦太陽能電池效率與穩(wěn)定性方面的協(xié)同提升,將為其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供重要支撐。
來源:中央廣播電視總臺
責(zé)任編輯:侯茜
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