“即使在空气中也突破31%”……UNIST降低“梦幻太阳能电池”量产门槛[读懂科学]
空气环境制备的钙钛矿·硅叠层电池实现世界最高效率
攻克易受水分影响难题的三组分界面涂层技术开发完成……发表于《自然·光子学》
被视为下一代太阳能市场“游戏规则改变者”的钙钛矿·硅叠层太阳能电池，其降低量产门槛的核心技术已由韩国研究团队开发出来。该技术无需阻隔水分和氧气的特殊生产设施，在普通大气环境中也实现了世界顶尖水平的效率，因此被评价为进一步提升了商业化可能性。
蔚山科学技术院表示，Seok Sangil特聘教授与Choi Gyeongjin教授研究团队联合沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学研究团队，开发出用于高效叠层太阳能电池的三元界面涂层材料。
采用TSN界面层的钙钛矿薄膜，其光致发光强度较现有自组装单层明显更均匀。这意味着薄膜形成更加均一，导致电荷损失的缺陷减少，显示出其有利于制备高效率、高品质太阳能电池。研究团队供图
View original image研究结果发表于光学与光子工程领域的国际顶级学术期刊《Nature Photonics》。
钙钛矿·硅叠层太阳能电池是将两种太阳能电池上下堆叠，以更高效利用太阳光的下一代太阳能电池。上层钙钛矿电池吸收短波长光，下层硅电池吸收剩余光，因此有望突破现有硅太阳能电池的效率极限。正因如此，全球主要国家正围绕抢占“梦想太阳能电池”主导权展开竞争。
不过，钙钛矿对水分和氧气较为脆弱，因此要制造高效率电池，就必须在特殊环境中生产，这一直是其局限所在。这也被指出是推高大面积生产成本、阻碍商业化的因素。
无需特殊设备也突破31%……跨越商业化最大难题
研究团队开发出在现有界面材料Me-4PACz中加入GDMA和AG的三元涂层材料，解决了这一问题。GDMA有助于涂层在电极表面均匀形成，AG则可减少界面缺陷，提高电荷传输效率。
应用该材料的叠层太阳能电池即便在普通大气环境中制造，光电转换效率仍达到31.72%。这在大气环境中制备的钙钛矿·硅叠层电池中，属于世界最高水平。经权威认证的效率也确认为31.36%。
耐久性也大幅提升。即使不进行额外保护封装，在85度环境中暴露600小时后，仍保持初始性能的92%以上；在模拟太阳光的强光下连续照射1000小时后，效率仍保持在90%以上。
研究团队还确认，这项技术也有利于大面积生产。在7×7平方厘米的大面积基板上，也能够形成均匀的钙钛矿薄膜，不良率也有所降低。
Choi Gyeongjin表示：“这项研究与政府K-Moonshot项目推进的超高壁垒、超高效率多结太阳能电池开发目标高度契合，预计将为下一代太阳能技术商业化作出重要贡献。”
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Seok Sangil解释称：“要实现高效叠层太阳能电池商业化，不仅要解决性能问题，还必须解决实际工艺中的可重复性和生产成本问题。此次研究表明，即使在普通大气环境中，也能确保均匀的界面薄膜和较高的工艺可重复性。”
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