硅太阳能电池撞墙，钙钛矿突飞猛进

进化了！这就是我们美国物理研究所的朋友不得不谈论的硅太阳能电池。尽管硅控制着当今全球90％的太阳能电池市场，但研究人员在艰难的时期内却无法提高效率。

那就是钙钛矿的来源。钙钛矿是石墨烯之后我们最喜欢的材料，斯坦福大学和麻省理工学院（MIT）的研究人员团队旨在通过新型串联钙钛矿太阳能电池来扩大硅市场。

新型钙钛矿太阳能电池

对于那些刚接触该主题的人来说，钙钛矿是指一类易于合成的晶体材料，最早是在19世纪的自然状态下于乌拉尔山脉发现的。

我们已经开始看到钙钛矿型太阳能电池有希望的新发展，包括有色透明太阳能电池。麻省理工学院/斯坦福大学的团队非常有信心，他们的新研究将使事情发生更大的变化。

这项新研究是斯坦福大学在一月份发表的有关串联钙钛矿太阳能电池的报告的​​一项新进展，该报告涉及硅层上钙钛矿的“临时纹身”。

钙钛矿吸收可见层，而硅吸收红外层，从而使组合的电池（称为串联太阳能电池）能够收集更多的光。

如麻省理工学院的作家戴维·钱德勒（David Chandler）所述，太阳能电池由堆叠的层组成，每个层都有自己的电连接。麻省理工学院/斯坦福大学之间的新合作涉及电气集成的堆叠层。

美国物理研究所（AIP）的解释如下：

串联设计的另一个关键部分是它使用串行连接，这意味着两个太阳能电池的连接方式应使相同的电流流过每个太阳能电池。换句话说，在每个太阳能电池中吸收了相同数量的光，并且它们的电压被加在一起。

如果您需要所有详细信息，可以转到AIP并在《应用物理快报》（Applied Physics Letters）上查找“通过硅隧道结实现的2端子钙钛矿/硅多结太阳能电池”，但对于旅途中的您而言，请点击此处是显示所有层的新太阳能电池的示意图：

图A右侧的深色图像是呈45度角的细胞图像，显示出纳米线网格。

图B说明了围绕硅（Si）结的电荷传输机制。

所以有什么问题？

并非所有Debbie Downer都会这样做，但是使用单个集成电路有其局限性。首要的原因是电流受性能最低的材料的限制，因此您回到平方。

但是，研究团队至少在概念验证阶段就能够证明这一障碍是可以克服的。

初始版本的效率仅为13.7％，实际上比您预期的要低一些，因为钙钛矿太阳能电池的效率可以达到16％或更高。但是，该概念为获得更高的30％效率开辟了道路。也有可能达到35％的范围。

这项新研究解决了效率瓶颈的方法如下：

为了解决该限制，该团队旨在尽可能精确地匹配两层的当前输出。在这种概念验证的太阳能电池中，这意味着总输出功率与常规太阳能电池的输出功率大致相同；该小组现在正在努力优化该输出。

所以……要花多少钱？

串联太阳能电池效率更高，但价格往往较高，因此，它们在全球市场中所占的份额微不足道，根据AIP的研究，仅为0.25％。但是，AIP对这项新研究的商业可行性感到非常兴奋。

节省的部分资金包括使用成熟的沉积方法将层与现成的半导体材料一起堆叠。

另一个省钱的因素是使用单个电路，而不是每个层使用单独的系统。

该研究的下一步包括提高钙钛矿层的效率，并对硅层进行一些改进，以及其他一些降低太阳能电池成本的调整。

看来2.0版还有很长的路要走，所以不要为这种新型的串联钙钛矿型太阳能电池屏住呼吸，但是与此同时，美国纳税人可以继续努力，给自己一个很好的拥抱，因为MIT /斯坦福大学的研究由能源部和位于斯坦福的公共/私营湾区光伏联盟共同资助。

另一方面，对于所有在那里的电动汽车迷来说，似乎钙钛矿填充的EV电池可能早晚滚出障碍。

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图片积分：（上）由研究人员提供，由Jose-Luis Olivares / MIT编辑； （底部）由AIP提供。