陈根：研究开发新材料，走向高效太阳能电池未 - 太阳能学报杂志社投稿

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陈根：研究开发新材料，走向高效太阳能电池未

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Text/Chen Gen

虽然世界上很多地方的太阳能发电成本已经开始与化石燃料发电持平，但太阳能资源仍然只占一小部分占世界总电力。因此，将太阳光转化为电能或光伏电池在全球太阳能发电中具有巨大的潜力。 然而，目前市场上的大多数太阳能电池都使用硅，这比传统电源的制造成本更高。

近日，冲绳科技大学的研究人员开发出一种高效的过氧化物，不仅可以有效降低太阳能电池的成本，还可以使电池更轻、更灵活。

在金属卤化物过氧化物中，需要结晶粉末，称为 FAPbI3，可以形成金属卤化物过氧化物的吸收层。 以前，吸收层需要通过结合两种材料 PbI2 和 FAI 来制造，以通过反应生成 FAPbI3。 但这种方法往往会造成一两种原料的残留。在一定程度上，它会阻碍太阳能电池的效率。

针对这一缺点，研究人员利用工程方法将粉末转化为结晶粉末。包括原料 PbI2，但添加了将混合物加热至 90 摄氏度，仔细溶解并过滤掉所有残留物的步骤。这可以产生更高质量的粉末和更完美的结构。

此外，此步骤还可使不同温度下的过氧化物稳定性提高。当最初的反应形成过氧化物吸收层时，它可以在高温下保持稳定。但是，在室温下，它会从棕色变为黄色，不适合吸收光线。但加入这个过程后，即使在室温下，它也是棕色的。

一般情况下，典型的硅基太阳能电池板的效率集中在20%到22%的范围内。此前，研究人员已经创造出效率超过 25% 的过氧化物基太阳能电池，但将这些新型太阳能电池移出实验室是一个挑战。

一般来说，实验室规模的太阳能电池都是小，一块电池只有0.1平方厘米左右。大多数研究人员关注这些维度，因为它们更容易创建。但就应用而言，实际所需的太阳能组件体积要大得多。

此外，太阳能电池的寿命也值得注意。之前的太阳能电池虽然已经达到了25%的效率，但其寿命最多也只有几千小时。之后，电池的效率会下降。

本研究中使用的合成结晶过氧化物粉末不仅用于制造太阳能电池实施转换效率超过 23%，并且使用寿命超过 2000 小时。 即使扩展到 5x5cm2 的太阳能组件，仍然可以达到 14% 以上的效率。

总的来说，这项研究创造了一种相对较新的材料——金属卤化物过氧化物。当它位于太阳能电池的中心时，过氧化物的晶体结构可以将光转化为电能，成本远低于硅。此外，可以使用刚性和柔性基板制造基于过氧化物的太阳能电池。除了更便宜之外，它们也更轻、更灵活。

文章来源：《太阳能学报》网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0718/1299.html