为了提高太阳能电池技术的效率和降低成本,爱荷华州立大学(Iowa State University)的科学家们开发了基于钙钛矿的电池,这种电池可以承受更高的温度,同时还能保持效率。这项研究是基于一种串联结构,将钙钛矿和硅两种电池堆叠在一起,每一种电池都使用不同的、互补的太阳光谱来产生能量,并被证明可以提高效率高达50%。

虽然Perovskites具有晶体结构,但为便宜,轻质,高效和柔性柔性的太阳能电池提供有用的电光性能,杂交有机 - 无机钙钛矿太阳能电池在暴露于高温时分解,如果它们位于热,干燥的情况下是有问题的例如,沙漠。但是,在这项新的研究中,报告了ACS应用能源材料[Gaonkar.et al。达成。能源板牙。(2020)DOI:10.1021 / ACSAEM.0C00010],研究了有机-无机杂化钙钛矿材料作为硅电池有用的串联伙伴。

通过去除钙钛矿材料中的有机成分,特别是阳离子,用无机材料如铯取代,材料在较高的温度下变得更稳定。太阳能电池是稳定的,并显示没有热降解,即使在2000C超过三天,效率是合理的带隙。正如通讯作者维克拉姆·达拉尔所说材料今天,“我们发现消除有机阳离子使材料本身稳定至少高达3000C,电池高达2000C在我们的初步实验中。我们现在正试图将这些极限推向更高的温度。”

该团队还制造了一种气相沉积制造技术,其一次以一致的方式在薄层和留下污染物的时间构建薄层。这种方法已经在工业中使用,因此可以在商业上进行缩放。他们还尝试用溴替代钙钛矿材料中的碘,这使得细胞对水分不太敏感,但改变细胞的性质,减轻效率以及它们在硅细胞中串联工作的程度。

使用全无机材料并去除不稳定的有机物,并证明使用具有固有的可扩展和可再现的气相沉积技术来生产商业规模太阳能电池模块是关键的突破。该团队现在希望利用新的材料组合将太阳能转换为电力,并提高防潮稳定性和防止太阳能电池装置的稳定性,以优化电池使其更有效地将太阳能转换为电力。

“在我们的初步实验中,我们发现去除有机阳离子可以使材料本身至少在300℃时保持稳定,细胞可以在200℃时保持稳定。我们现在正试图将这些极限推向更高的温度。”Vikram Dalal.
对无机热稳定钙钛矿膜在300℃退火24小时前后的x射线衍射数据。光谱没有变化,退火后没有PbI2峰(不像有机-无机杂化钙钛矿的情况,在~100C退火后会出现明显的PbI2峰),表明无机钙钛矿材料没有分解。”
对无机热稳定钙钛矿膜在300℃退火24小时前后的x射线衍射数据。光谱没有变化,退火后没有PbI2峰(不像有机-无机杂化钙钛矿的情况,在~100C退火后会出现明显的PbI2峰),表明无机钙钛矿材料没有分解。”