“分子足球”钙钛矿太阳能电池的效率已达到20.5％

钙钛矿太阳能电池可能是引发太阳能成本进一步下降的下一个大问题，瑞士研究团队报告说，它有望实现这一目标。该团队已开发出一种低成本的方式来制造薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池使用一层“分子足球”将钙钛矿固定在适当的位置。

新型钙钛矿太阳能电池来自瑞士联邦材料科学与技术实验室Empa。当Empa团队将其并入“串联”薄膜太阳能电池中时，其太阳能转换效率为20.5％。虽然与最好的硅太阳能电池相比，这是花生，但相对简单和制造成本低，这使其成为便宜货。

钙钛矿太阳能电池

对于那些刚接触该主题的人来说，钙钛矿是指基于天然矿物钙钛矿结构的一类合成晶体。钙钛矿相对便宜且易于制造，因此，如果可以利用它们的太阳能转换能力，钙钛矿太阳能电池可以让他们的硅表亲赚钱。

问题是钙钛矿倾向于崩解，特别是在潮湿的环境下。为了在暴露于这些元素的太阳能电池中使用钙钛矿，必须指出如何保护它，这意味着更高的成本。迄今为止，常规解决方案是使用铅作为钙钛矿太阳能电池的平台。铅虽然价格便宜，但是却引发了一系列环境和公共卫生问题（记住铅漆和铅汽油），这可能限制了钙钛矿太阳能电池的广泛应用。

好消息是，出现了“无铅”钙钛矿解决方案。CleanTechnica还一直在跟踪使用锡作为钙钛矿太阳能电池的促成剂，上个月，我们注意到使用钙钛矿的所谓第三代“热载流子”太阳能电池的工作正在进行。

但是，铅基钙钛矿太阳能电池的研究仍然是一个热门话题，这使我们进入了最新发展。

Empa钙钛矿太阳能电池解决方案

为了掌握这一发展的重要性，首先我们需要退后一步，看看上述串联太阳能电池的经济性。

串联太阳能电池由不同材料的层组成，每一层都特别擅长捕获光谱的不同部分。顶层未捕获的所有内容都可以传递到下一层。

根据Empa团队的说法，单层薄膜太阳能电池的实际最大效率约为25％。相反，串联电池可以达到30％。

这是Empa运作方式的摘要：

将两个太阳能电池一个接一个地堆叠在一起，其中顶部的电池是半透明的，可以有效地将大能量的光子转换为电能，而底部的电池则以最佳方式将剩余的或透射的低能量的光子转换为电能。这允许将较大部分的光能转换为电能。

权衡是串联太阳能电池更复杂，制造起来更昂贵，因此财务状况仅适用于有限的一组应用：

到目前为止，该程序所需的复杂技术主要限于太空或集中式光伏（CPV）领域。这些在非常昂贵的单晶晶片上生长的“串联电池”被认为对大规模生产和低成本太阳能没有吸引力。

Empa的研究旨在表明钙钛矿的辅助可以降低串联太阳能电池的成本，从而将其扩展到日常使用中。关键是依靠标准卷对卷系统生产薄膜的制造工艺，该薄膜可用于包括太阳能在内的各种行业。

研究小组已经在期待新的串联太阳能电池可以基于由塑料或金属箔制成的超便宜基板（基板是基底的基调），但是对于这项特殊研究，他们以纳米级的形式制造了钙钛矿太阳能电池。由甲基铵碘化铅制成的晶体，它们生长在PCBM薄膜上。

如果您想知道那些“分子足球”会出现在哪里，那就是PCBM的结构形式。PCBM是苯基-C61-丁酸甲酯的缩写，苯基-C61-丁酸甲酯是一个包含61个碳原子的呈足球状结构的分子。

Empa团队使用常规的低成本薄膜工艺-气相沉积和旋涂-将钙钛矿薄膜层压到PCBM薄膜上。使用低热量（称为“不冷不热”）工艺将两者粘合在一起也有助于降低成本。

结果是钙钛矿太阳能电池吸收了光谱的蓝色和黄色部分。Empa小组报告说，电池的透明度约为72％，因此大量的红色和红外光会通过而不是从表面弹起。这是由第二个太阳能电池根据现在熟悉的CIGS（铜铟镓二硒化物）配方收集的。

那CIGS呢？

如果您想知道为什么团队选择CIGS，那是理所当然的。CIGS太阳能电池是Empa的专长，该机构的研究人员团队逐渐将单个电池的太阳能转换效率标准从1999年的12.8％提高到了2013年的20.4％。

新型钙钛矿/ CIGS太阳能电池的转换效率为20.5％，可能看起来并没有太大的改善，但这只是针对入门者的。除了使用便宜的基板降低制造成本外，该团队还希望将实际最高分数提高到30％或更高。

在Twitter和Google上关注我。

照片信用（已裁剪）：通过Empa Pictures / flickr.com，“高效半透明钙钛矿太阳能电池与CIGS薄膜太阳能电池合作”。