多倫多大學(xué)工程學(xué)院、西北大學(xué)和托萊多大學(xué)之間的合作已經(jīng)產(chǎn)生了一種具有極高效率和創(chuàng)紀(jì)錄電壓的完全過氧化物質(zhì)連接太陽能。

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該原型設(shè)備展示了這一新的興光伏技術(shù)的潛力，它可以提供與傳統(tǒng)太陽能電池相關(guān)的按鍵限制，同時(shí)還能提供更低廉的。

"(tedSargent)"："TedSargent)："the："進(jìn)一步進(jìn)一步太陽能的效率對于我們的經(jīng)濟(jì)正在進(jìn)行的重要重要的工程系。

""雖然硅來經(jīng)歷了進(jìn)步進(jìn)步，但特性特性，其特性，其其效率效率效率和和成本成本成本存在固有有的的限制。。過氧化物這些這些其潛力。我們的最新研究確定了其中的一個(gè)關(guān)鍵原因，并指出了一條前進(jìn)的道路"。

傳統(tǒng)太陽能純度高的的，其其的的制成能量成本很很高高。相比之下，包晶相比之下相比之下很很成本成本成本成本，包晶包晶高很液體中，并使用低成本、成熟的技術(shù)旋轉(zhuǎn)涂到表面。

過氧化物優(yōu)勢是，通過優(yōu)勢是調(diào)整晶體和化學(xué)化學(xué)成分成分成分，制造商化學(xué)化學(xué)化學(xué)

在今天發(fā)表在《自然》雜志上的一篇新論文中，該國際研究小組使用了兩個(gè)不同的過氧化物層，每個(gè)都被調(diào)諧到太陽光譜的不同部分，以產(chǎn)生所謂的串聯(lián)太陽能電池。

"薩金特實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員、這篇新論文的五位共同第一作者之一李崇文說："在我們的電池中，頂部的過氧化物層有一個(gè)更寬的帶隙，在光譜的紫外線部分以及一些可見光中吸收良好。

"底層有一個(gè)狹窄的帶隙，它更多地被調(diào)整到光譜的紅外部分。在這兩者之間，我們覆蓋了比硅更多的光譜。"

這種串聯(lián)設(shè)計(jì)使電池能夠產(chǎn)生非常高的開路電壓，這反過來又提高了其效率。但關(guān)鍵的創(chuàng)新來自于研究小組對過氧化物層(光被吸收并轉(zhuǎn)化為激發(fā)電子的地方)和相鄰層(被稱為電子傳輸層)之間的界面進(jìn)行分析。

"我們發(fā)現(xiàn)的是，跨越過氧化物層表面的電場--我們稱之為表面電位--是不均勻的，"另一位共同第一作者、博士生艾丹-麥克斯韋說。

"這樣做的效果是，在一些地方，受激電子很容易進(jìn)入電子傳輸層，但在其他地方，它們只是與它們留下的空穴重新結(jié)合。這些電子在電路中丟失了。"

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)將一種稱為1,3-丙二銨(PDA)的物質(zhì)涂覆到鈣鈦礦層的表面。盡管涂層的厚度只有幾納米，但效果卻大不相同。

“PDA帶有正電荷，它能夠平衡表面電位，”另一位共同主要作者、博士后研究員陳浩說。

“當(dāng)我們添加涂層時(shí)，鈣鈦礦層與電子傳輸層的能量對齊要好得多，這大大提高了我們的整體效率?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)的原型太陽能電池面積為1平方厘米，并產(chǎn)生2.19電子伏特的開路電壓，這是全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池的記錄。其功率轉(zhuǎn)換效率測得為27.4%，高于目前傳統(tǒng)單結(jié)硅太陽能電池的記錄。該電池還通過了科羅拉多州國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的獨(dú)立認(rèn)證，效率為26.3%。

該團(tuán)隊(duì)使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法測量了新電池的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)它在連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)后仍保持初始效率的86%。

“繼續(xù)提高下一代太陽能電池的效率和穩(wěn)定性是電力供應(yīng)脫碳的關(guān)鍵優(yōu)先事項(xiàng)，”斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系主任AlbertoSalleo教授說，他沒有參與這項(xiàng)研究.

“該團(tuán)隊(duì)對鈣鈦礦太陽能電池的大帶隙部分中關(guān)鍵界面(與電子提取層的連接)的限制因素有了深入的化學(xué)理解。這些來自基礎(chǔ)科學(xué)的見解與創(chuàng)新的材料工程策略相結(jié)合，將繼續(xù)推動(dòng)該領(lǐng)域向前發(fā)展?！?/p>

研究人員現(xiàn)在將專注于通過增加流經(jīng)電池的電流、提高穩(wěn)定性和擴(kuò)大電池面積來進(jìn)一步提高效率，以便將其擴(kuò)大到商業(yè)規(guī)模。

確定層間接口所起的關(guān)鍵作用也為未來可能的改進(jìn)指明了方向。

“在這項(xiàng)工作中，我們專注于鈣鈦礦層和電子傳輸層之間的界面，但還有另一個(gè)重要的層可以提取電子留下的‘空穴’，”Sargent說。

“根據(jù)我在這個(gè)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，其中一件有趣的事情是，學(xué)習(xí)掌握一個(gè)界面并不一定會教你掌握其他界面的規(guī)則。我認(rèn)為還有更多的發(fā)現(xiàn)有待完成?！?/p>

麥克斯韋說，鈣鈦礦技術(shù)能夠與硅抗衡，盡管后者已經(jīng)領(lǐng)先了數(shù)十年，但令人鼓舞。

“在過去十年中，鈣鈦礦技術(shù)的發(fā)展幾乎與硅在過去40年中的發(fā)展持平，”他說。“想象一下再過十年它能做什么。”

關(guān)鍵詞： 太陽能電池 過氧化物 麥克斯韋