近年来钙钛矿太阳能转换效率突飞猛进,实验室电池的效率已达到 25%,如今沙特阿拉伯科学家更以 n-i-p 结构钙钛矿太阳能,研发出转换效率达 27% 的钙钛矿-硅晶串叠型电池。
在许多太阳能技术中,都有发现 N 型电池表现优于 P 型的情形,且两者生产制备没有多大区别,以单晶硅太阳能来说,磷掺杂的 N 型单晶硅电池较硼掺杂的 P 型单晶硅电池有许多明显的优势。
钙钛矿太阳能的 n-i-p 结构则是在透明阴极上先后制备出电子传输层、钙钛矿、电洞传输层和阳极金属,p-i-n 则相反,先是电洞传输层、钙钛矿,再来是电子传输层和阴极金属,通常 n-i-p 结构的钙钛矿太阳能转换效率高,表现更好,不过 p-i-n 制备工艺更简单便宜、温度更低,也适合与传统太阳能电池结合成串叠型太阳能,受到比较多的关注。
过去研究指出,若是将 n-i-p 钙钛矿电池与硅晶太阳能串联,表现往往不如预期,得改用效率较低的 p-i-n 结构,对此沙特阿拉伯阿布都拉国王科技大学(KAUST)认为不该埋没这些优良的电池,决定投入研发。
如今团队已透过非晶质氧化铌(amorphous niobium oxide)材料,打造全新的选择性接触层,通常选择性接触层负责将光转换成电、不能转换的光则变成废热,KAUST 研究员 Erkan Adin 表示,新型接触层让 N 型串叠太阳能电池捕捉更多的光,也因为新开发的接触材料,更有效地将吸收的光转化为能量。
团队希望能用 n-i-p 串联电池技术研制效率更高的太阳能板,也认为这项技术能同时应用在太阳能水分解制氢领域。
研究团队小组的下一步将是扩大设备的规模,将引入全尺寸六英寸硅芯片。团队指导人 Stefaan de Wolf 表示,我们希望能将研究扩大到工业规模的硅晶技术,目前我们已经开始尝试在双面高效率硅基异质结构(Silicon Hetero-Junction,SHJ )电池上开发串叠型技术。
- n-type perovskite tandem cell hits 27% efficiency
(首图来源:shutterstock)