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碳电极克服钙钛矿光伏商业化的关键障碍

重点摘要

  • 碳电极钙钛矿太阳能电池允许更简单的制造,但有效率一直较低的问题。
  • 2023年,多个团队的碳电极电池效率超过20%,这是关键里程碑。
  • 碳电极允许打印电池层,更容易扩大生产规模和降低成本。
  • 效率和稳定性的提高正在克服之前的商业化障碍。
  • 碳电极现在被视为通往可负担的、稳定的钙钛矿太阳能组件的有前途道路。

碳电极钙钛矿太阳能电池正在逐步走向商业化。与金属电极相比,碳电极背部接触的钙钛矿太阳能电池允许更简单、更低温度的制造过程,步骤更少。这有助于确保稳定性。但是,过去碳电极电池的功率转换效率远低于金属电极电池,限制了其采用。

最近,几个研究小组的碳电极钙钛矿太阳能电池在实验室测试中达到了20%以上的效率。20%的效率里程碑被视为商业化的关键。2023年2月,有团队在Nature Energy发表研究,碳电极钙钛矿太阳能电池在小面积装置达到21.2%的效率,微小组件达到19.6%的效率,在4,390小时严苛稳定性测试后保持90%的性能。6月,在ACS Energy Letters上,美国国家可再生能源实验室(NREL)开发了一种低成本的真空免烘烤的双层石墨和Bi-In合金电极,实现了21.0%效率的钙钛矿太阳能电池。中国研究人员也开发出达20.8%的效率,也有另一个团队开发出室内碳电极电池效率超过30%。

专家们认为碳电极是通往低成本、稳定钙钛矿太阳能组件的有前途道路。许多公司和研究小组正在探索这项技术,包括Solaronix、Saule Technologies、Rayleigh Solar Tech和Greatcell Solar Italia。打印大部分或全部电池层的能力允许更容易扩大制造规模和降低资本成本。随着效率和稳定性的提高,商业化障碍正在被克服。

研究团队在Nature Energy发表达到21.2%的效率 (https://doi.org/10.1038/s41560-023-01205-y)

NREL研究团队在ACS Energy Letters发表达到21.0%的效率(https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c00852)

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