《科學》：串聯太陽能電池有可觀的性能提升

研究表明，串聯太陽能電池（鈣鈦礦和硅基電池結合在一起）有望比傳統的硅單結電池更好地捕獲陽光、并將其轉化為電能，而且預計成本會更低。

然而，當陽光照射到鈣鈦礦子電池時，產生的電子對和帶正電的空穴往往會在鈣鈦礦和電子傳輸層的界面上重新結合。而且，這個界面上的能級不匹配，阻礙了電池內的電子分離。這些問題共同降低了串聯電池的開路電壓（或最大工作電壓），從而限制了設備性能。

近期，阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的研究人員發現，只要在多層鈣鈦礦-硅串聯太陽能電池中插入金屬氟化物層，就可以阻止電荷重組并提高設備性能。這項研究成果已于近期發表在了《科學》雜志上。

據悉，通過在鈣鈦礦和電子傳輸層（通常包括電子接受器富勒烯C60）之間添加一層氟化鋰，上述問題可以得到一定程度的解決。然而，這些設備會變得不穩定，因為鋰鹽很容易液化并通過表面擴散。這促使研究人員創造了一個替代方案。

該研究團隊系統地研究了其他金屬氟化物，并最終確定了氟化鎂作為這一“中間層”材料的潛力。實驗表明，氟化鎂中間層能有效地促進鈣鈦礦活性層的電子提取，同時還能將C60從鈣鈦礦表面置換出來。這減少了界面上的電荷重組。

此外，它還增強了整個子電池的電荷傳輸。由此產生的串聯太陽能電池的開路電流電壓增加了50毫伏，并獲得了29.3%的穩定功率轉換效率——這是鈣鈦礦-硅串聯電池的最高效率之一。

研究人員表示，“考慮到主流晶體硅基單結電池的最佳效率是26.7%，這項創新技術可以在不增加制造成本的情況下帶來可觀的性能提升。”

為了進一步探索該技術的適用性，研究團隊正在開發可擴展的方法，以生產面積超過200平方厘米的工業級鈣鈦礦-硅串聯電池。