提高太阳能电池的效率以减少对化石燃料的依赖是当前太阳能研究的主要目标。由波茨坦大学的物理学家费利克斯·朗博士领导的一组研究人员,以及北京中国科学院的孟雷教授和李永芳教授,成功地将钙钛矿与有机吸收材料结合,创造出具有纪录效率的串联太阳能电池,详细信息见于科学期刊《自然》。
通过合并两种不同的材料,这些材料可以吸收短波和长波—具体来说,蓝/绿光和红/红外光—这一技术最大化了阳光的利用率,并且是一种已被验证的提高太阳能电池效率的方法。传统上,最有效的红/红外吸收元件通常由像硅或CIGS(铜铟镓硒化物)等常规材料制成。然而,这些材料需要高处理温度,导致显著的碳足迹。
在他们最近发表在《自然》上的出版物中,朗和他的团队成功整合了两种先进的太阳能电池技术:钙钛矿和有机太阳能电池,这两种材料都可以在较低温度下处理,从而产生更小的碳足迹。采用这种新组合实现令人印象深刻的25.7%效率是一项具有挑战性的成就,正如费利克斯·朗所表达的:“这一突破的实现得益于结合了两个重要的进展。”首先,孟和李开发了一种尖端的有机太阳能电池,能够更有效地吸收红/红外光。“然而,串联太阳能电池的效率仍受到钙钛矿层的限制,当其调谐为仅吸收蓝/绿光时会产生显著的效率损失,”他指出。“为了解决这个问题,我们在钙钛矿上引入了一层新的钝化层,最大限度地减少材料缺陷并增强电池的整体性能。”