太阳能技【jì】术日新【xīn】月异,光电转换效率纪录【lù】每隔几【jǐ】周又会再翻新,像是【shì】最近英国太【tài】阳能公司【sī】 Oxford PV 便透过钙钛矿-硅晶太阳能技术,将效率提高至 27.2%。

硅晶太阳能为当前产业首选技术【shù】,便宜、高效又【yòu】稳定的【de】优【yōu】势让太阳光电【diàn】成为最受欢迎【yíng】的再生能【néng】源,但【dàn】以目前已大规模商业化的技术而【ér】言【yán】,其转换效率预期很【hěn】难超过【guò】 25%,因【yīn】此【cǐ】科学家一直【zhí】在寻【xún】找【zhǎo】另一个太阳能明日之星。

       钙钛矿【kuàng】则是【shì】太阳能领域后起之【zhī】后,光【guāng】电转换效【xiào】率【lǜ】在 9 年【nián】内增加到可与硅晶太阳能媲【pì】美【měi】的 22%,近年来【lái】科学【xué】家更为【wéi】了寻求突破与新材料,纷纷将【jiāng】钙【gài】钛矿与硅晶太阳能相结合,让原本处于市场竞【jìng】争关系的太阳光电【diàn】材料握手言【yán】和,成为新型太阳能电池

英国 Oxford PV 便以此技【jì】术成【chéng】功研发【fā】出 1 平方公【gōng】分大小的高效率钙钛【tài】矿-硅【guī】晶太阳能电池【chí】,该效率除了获【huò】得德国【guó】 Fraunhofer 太阳能系【xì】统研究所(ISE)认证,也突【tū】破单一接面【miàn】式(Single Junction)硅晶太阳能【néng】电池的 26.7% 纪录。

该公司【sī】并不期望能【néng】将单一太阳能材料效率最大化,反而利用钙钛矿与【yǔ】硅晶电【diàn】池各自【zì】优缺点与不【bú】同能隙特性【xìng】,拼将钙钛矿【kuàng】-硅【guī】晶太阳【yáng】能电【diàn】池转换效率跃升至【zhì】 30% 以上。

理论上由于钙钛矿与硅晶【jīng】材【cái】料【liào】能隙【xì】宽度不一,两【liǎng】者光吸收【shōu】范【fàn】围并不会重叠,因此可【kě】各司其职:钙钛矿负责吸收绿光、蓝【lán】光并转换为电能,矽则用【yòng】于吸收红光与【yǔ】近红外光,但现实往往没【méi】那么简【jiǎn】单【dān】,能隙重叠效应(bandgap overlap effect)仍【réng】将底层【céng】硅【guī】晶太阳能电池的【de】效率砍半【bàn】,大大【dà】影响整体太阳能效率。

       为研发【fā】出高效率钙钛矿-硅晶太【tài】阳能电池,该【gāi】公司【sī】结合转换效率【lǜ】达 17% 与 22% 的钙钛矿与【yǔ】硅晶【jīng】太阳能【néng】电池,但【dàn】由于能隙重【chóng】叠效应,最终转换效率比预【yù】期少【shǎo】 11% 左右【yòu】。

不过与【yǔ】一般硅晶【jīng】与钙钛矿电【diàn】池相比【bǐ】,转换效率 27.2% 已算是产业【yè】大突破。Oxford PV 目【mù】前【qián】也正努力在德国生【shēng】产 156mm×156mm 商业尺寸钙钛矿-硅晶【jīng】太阳能电池,并【bìng】试图出售【shòu】其【qí】概念。

Oxford PV CEO Frank Averdung 指出,公司目前最大挑战不是在提升转换效率【lǜ】,而是【shì】要【yào】稳定其【qí】性能。由甲基氨基碘化铅(MAPbI3)制【zhì】成【chéng】的钙钛矿遇【yù】到【dào】湿度会有【yǒu】衰退问【wèn】题,该公司盼能逐一突破,并希望可在 2019 年投入测试【shì】,并【bìng】于 2020 年推【tuī】出【chū】产【chǎn】品。

Oxford PV 并【bìng】非世界第一个研发【fā】钙【gài】钛矿-硅【guī】晶太阳能电池团队,2018 年 2 月美国布朗大学与内【nèi】布拉斯加大学林肯分校(UNL)已如火如荼研发该【gāi】技术【shù】,还想研发出不【bú】含铅【qiān】的钙钛矿电池;瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)与瑞【ruì】士【shì】电子和微技【jì】术中心(CSEM)组成【chéng】的团队也在本月中旬将【jiāng】该类型电池转换效率提高【gāo】到 25.2%,或许业【yè】界【jiè】与研究【jiū】院未来达 30% 效率指【zhǐ】日可待。