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具有24.7%效率的柔性全钙钛矿串联太阳能电池,其最高报告效率约为20%,远低于刚性钙钛矿的效率(25.7%),中国建材网,cnprofit.com
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具有24.7%效率的柔性全钙钛矿串联太阳能电池,其最高报告效率约为20%,远低于刚性钙钛矿的效率(25.7%)
2022年07月12日    阅读量:4762    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

轻质柔性钙钛矿是一种很有前途的光伏材料。然而,到目前为止,其最高报告效率约为20%,远低于刚性钙钛矿的效率(25.7%)。南京大学、吉林大学、上海理工大学和华东师范大学的研究人员最近推出了一项新战略,以开发更高效的基于柔性钙钛矿的太阳能电池中国建材网cnprofit.com。这一策略在《自然能源》杂志上发表的一篇论文中介绍,需要使用基于咔唑核和膦酸锚定基团的两个空穴选择分子,将钙钛矿与低温处理的NiO纳米晶薄膜连接起来。


具有24.7%效率的柔性全钙钛矿串联太阳能电池,其最高报告效率约为20%,远低于刚性钙钛矿的效率(25.7%) 中国建材网,cnprofit.com


“我们认为,轻质柔性钙钛矿太阳能电池在构建集成光伏、可穿戴电子、便携式能源系统和航空航天应用方面前景广阔,”进行该研究的研究人员之一谭海仁告诉TechXplore。“然而,它们的最高认证效率为19.9%,落后于刚性对应物(最高25.7%),这主要是由于其顶部钙钛矿的电荷选择性接触处存在缺陷。”


过去的研究表明,使用不同带隙的钙钛矿制备串联太阳能电池可以显著提高基于柔性钙钛矿的单结太阳能电池的效率极限。在最近的研究中,谭和他的同事从之前的发现中获得灵感,显著提高了他们制造的太阳能电池的效率。谭解释说:“我们的工作建立在我们之前关于刚性全钙钛矿串联太阳能电池的工作基础上。”。“其主要目标是实现柔性薄膜太阳能电池,其PCE与刚性薄膜太阳能电池一样高。”

研究人员设计的柔性和全钙钛矿串联太阳能电池的设计和组成经过仔细研究。当它们的额叶细胞由具有宽带隙的钙钛矿薄膜组成,被太阳照射时,它会吸收高能光子。另一方面,它的后细胞吸收通过前细胞的低能光子。


谭说:“与刚性钙钛矿太阳能电池相比,轻型柔性全钙钛矿串联太阳能电池在运输、存储和安装方面更具成本效益,这使得它们在建筑/车辆集成光伏(PV)、可穿戴电子、便携式能源系统和航空航天应用方面具有吸引力。”。“与柔性单结钙钛矿太阳能电池相比,柔性全钙钛矿串联太阳能电池可以实现更高的效率。”


谭和他的同事使用基于咔唑核和膦酸锚定基团的两个空穴选择性分子的混合物来形成自组装单层(SAM)。他们的实验表明,SAM分子不能直接应用于柔性太阳能电池中ITO涂层的柔性PET基板,因为它们会导致太阳能电池的严重分流。为了克服这一挑战,谭和他的同事使用氧化镍纳米晶体来创建空穴传输层。然后,他们介绍了他们在空穴传输层和钙钛矿之间设计的新混合SAM界面。


谭说:“我们的新战略创造了性能创纪录的柔性太阳能电池,代表着未来制造柔性光伏电池的重要一步。”。“我们还表明,混合具有不同偶极矩的两个自组装膜(2PACz和MeO-2PACz)可以灵活地调整HTL的能级,因此能够更好地与钙钛矿吸收层进行能量对准。这显著提高了空穴提取效率。”


在最初的测试中,这组研究人员设计的太阳能电池达到了24.7%的显著效率,这是以前从未报道过的任何类型的柔性和薄膜太阳能电池。谭和他的同事还表明,精心设计用于桥接空穴传输层和钙钛矿薄膜的基于分子的界面可以显著提高太阳能电池的弯曲耐久性,使其能够在超过10000个操作周期内保持初始性能,弯曲半径为15 mm。


“基于自组装膜的高温超导最近成为钙钛矿界的一个热门话题,我们的方法为使用自组装膜分子制造更高效的钙钛矿太阳能电池开辟了一条新途径,”谭补充道。“我们现在将进一步降低柔性全钙钛矿串联太阳能电池中其他界面的界面损耗,以实现更高的效率。此外,我们正在致力于制造柔性全钙钛矿串联模块。”

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