科學家研發新型串聯太陽能電池 光電轉換率達到24%

該太陽能電池由伍珀塔爾大學的托馬斯-里德爾教授小組與科隆大學物理化學研究所的研究人員、波茨坦大學和圖賓根大學的其他項目伙伴以及柏林亥姆霍茲中心和杜塞爾多夫的馬克斯-普朗克埃森福斯研究所共同開發。

該成果已于今天（2022年4月13日）發表在《自然》雜志上，標題為《Perovskite/organic tandem solar cells with indium oxide interconnect》（具有氧化銦互連的過氧化物/有機串聯太陽能電池）。

傳統的太陽能電池技術主要是基于半導體硅，現在被認為是“已經達到瓶頸”了。因此在光電轉換效率（即每瓦特的太陽輻射收集更多瓦特的電力）很難再有改進。這使得我們更有必要開發新的太陽能技術，為能源轉型做出決定性的貢獻。

在這項工作中，兩種這樣的替代吸收器材料被結合起來。這里使用了有機半導體，這是一種碳基化合物，在某些條件下可以導電。這些材料與一種基于鉛鹵化合物的過氧化物搭配，具有優異的半導體特性。與傳統的硅電池相比，這兩種技術在生產過程中所需要的材料和能源都要少得多，從而使太陽能電池更加可持續發展成為可能。

在項目開始時，世界上最好的過氧化物/有機串聯電池的效率約為20%。在伍珀塔爾大學的領導下，科隆研究人員與其他項目伙伴一起，能夠將這一數值提高到前所未有的24%。

科隆大學物理化學研究所的 Selina Olthof 博士說：“為了達到如此高的效率，必須將太陽能電池內材料之間的界面損失降到最低”。為了解決這個問題，伍珀塔爾的研究小組開發了一種所謂的互連體，以電子和光學方式連接有機子電池和過氧化物子電池。

作為互連，一層薄薄的氧化銦被集成到太陽能電池中，其厚度僅為1.5納米，以保持盡可能低的損失。科隆的研究人員在評估界面和互連的能量和電氣特性方面發揮了關鍵作用，以確定損失過程并進一步優化組件。伍珀塔爾的研究小組的模擬結果表明，采用這種方法，未來可以實現效率超過 30% 的串聯電池。