手工制造的钙钛矿层使太阳能电池的效率提高了50％

不管油价跌至多低，越来越多的证据表明太阳能将继续为矿物燃料提供资金。这是因为斯坦福大学刚刚发布的一项新研究表明，太阳能电池效率不断提高，而材料成本却不断下降。研究小组通过在顶部应用另一种相对便宜的材料，能够提高低等级硅太阳能电池的效率。

那将是晶体材料钙钛矿，其合成简单且廉价。就在几天前，我们曾评论说，韩国的一个研究小组已经取得了新的钙钛矿太阳能电池效率，并创造了新的记录，所以让我们看看斯坦福大学的团队正在做什么。

由钙钛矿和二硒化铜铟镓两种光伏材料制成的串联太阳能电池的横截面（斯坦福大学，科林·贝利）。

太阳能电池效率和钙钛矿问题

对于刚接触该主题的人们，我们最近遍及钙钛矿。尽管钙钛矿类材料并不是特别耐用（一方面，它们溶于水），但研究人员在许多清洁技术应用（包括EV电池和太阳能电池）中的潜力吸引了研究人员。

吸引研究人员的一件事是钙钛矿太阳能电池仅吸收光谱可见部分的能力。这有其优点和缺点，但最大的好处是钙钛矿太阳能电池可以保证每可见光子的最大爆炸力（与硅太阳能电池相比，硅太阳能电池可以从红外光和可见光中获取能量）。

我们还不准备放弃石墨烯作为新千年的纳米材料，但是钙钛矿正在迅速追赶。根据斯坦福大学的说法，钙钛矿太阳能电池是几年前于2009年推出的。第一次尝试的效率接近4％，此后跃升至20％。

面临的挑战是将实验室工作转化为可以经受现实天气条件的工作。

制造者的梦想：手工制作的钙钛矿太阳能电池

由研究生科林·贝利（Colin Bailie）共同领导的研究小组决定以有助于降低太阳能成本的方式解决该问题。这就是为什么新型钙钛矿太阳能电池基于常规硅电池的原因。这是Bailie所描述的策略：

我们的目标是利用世界各地已经存在的硅工厂。有了串联太阳能电池，您不需要十亿美元的资本支出即可建立新工厂。相反，您可以从硅模块开始，以相对较低的成本添加钙钛矿层。

研究小组遇到的一个巨大障碍就是想方设法使某些光子穿过钙钛矿层，从而使它们能够到达硅基。解决方案是在电池顶部放置一个透明电极，这显然使它成为有史以来第一个两电极钙钛矿型太阳能电池。

这就产生了一个新的问题，那就是如何提出一种在不损坏钙钛矿型太阳能电池的情况下将其施加到钙钛矿型太阳能电池上的方法。

答案是使用类似于临时纹身的技术手工完成。该团队拿出一块嵌有银纳米线的塑料，并借助压力工具将其“摩擦”到钙钛矿电池上。

结果：新的钙钛矿层将低等级太阳能电池的效率从11.4％提高到17％。考虑到仅钙钛矿电池的效率仅为12.7％，这相当不错。

那么现在怎么办？嗯，仍然存在解决水降解问题的烦人的小问题。钙钛矿直接暴露在光线下的效果也不佳。因此，尽管该团队希望在未来十年左右的时间内将钙钛矿型串联太阳能电池的效率提高到30％，但要等到我们看到在您友好的邻里太阳能花园中出现这种现象可能还需要一段时间。

敬请关注。

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注意：如果您想知道上面图像中的硅在哪里，斯坦福团队还使用铜铟二硒化物（CIGS）制成的电池提高了太阳能电池的效率，这就是您所看到的。这样做的结果还不错，但没有硅版本令人印象深刻。使用相同的12.7％效率钙钛矿电池，他们选择了效率为17％的CIGS电池，并将总效率提高到18.6％。