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科学新知: 2023 Science(IF47.728):历经3千小时1百次高低温循环仍保有90%效率的针状钙钛矿太阳能电池(23%转换效率)

科学新知: 2023 Science(IF47.728):历经3千小时1百次高低温循环仍保有90%效率的钙钛矿太阳能电池(23%转换效率)

        温度一直以来都是各类型太阳能电池面临商转时,成本考虑的一大影响因子,所有类型的太阳能电池其最佳的转换效率通常都在特定的温度范围,然而在商用实战环境中,能否适应剧烈的温度转变是一大关键因素。

         商用钙钛矿太阳能电池不仅仅需要阳光所维持的高温中才能持续运行,还要面对使用环境高低温变化所带来的lattice strain晶格应变效应,尤其在户外严峻的气候下,很快就会疲劳衰退,导致发电效应不及商转营运营本。

        为解决该问题,朝向实现高效低成本的商用钙钛矿电池迈进,德国HZB的Antonio Abate教授团队中正在攻读博士学位的Guixiang Li表示:「…我们优化了器件结构和工艺参数,并在之前研究结果的基础上,最终可以用 b-poly(1,1-difluoroethylene) (简称 b-pV2F) 实现决定性的进展…」

       最终HZB团队Antonio Abate教授、Guixiang Li以及中国河南大学Meng Li等人研究出采用添加氟化聚合物fluorinated polymer的方式制造出高质量的钙钛矿结晶薄膜,透过该聚合物的偶极子降低了钙钛矿Black phase的所需能量降低缺陷的密度,制造出23%转换效率的钙钛矿太阳能电池(PSCs),团队指导老师Abate说道「…这种聚合物似乎像软壳一样包裹着薄膜中的单个钙钛矿微晶,形成了一种抵御热机械应力的缓冲层…」,另外更惊人的是,研究团队采购了焱科技Enlitech QE-R2SS-X50等量测设备、太阳光模拟器等进行实验,经过严苛条件3000小时连续(维持1000小时1个sun的等效光照射),如同户外一年严苛环境的60°C~80°C气温超过一百次循环后,发现透过此方法制出的钙钛矿太阳能电池依然保持超过96%的效率,这重大成果将钙钛矿太阳能电池在商用领域的实用性推进一大步,如果再进一步优化减低损失,未来钙钛矿太阳能电池使用寿命媲美硅太阳能电池高达20年将不再是空想。

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本文关键词: 钙钛矿太阳能电池 、 PSCs 、氟化聚合物、 fluorinated polymer、大面积

原文: https://www.science.org/doi/10.1126/science.add7331

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