石墨烯作為一種新型特種材料被廣泛用于和各種新材料并用開發(fā)，前兩年SNEC大會曾專題討論石墨烯在光伏產(chǎn)品中的應(yīng)用。在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當下最需要研發(fā)太陽能的使用。騰暉曾研究石墨烯提高晶硅電池導(dǎo)電銀漿，正信光電特有的石墨烯涂層(納米技術(shù))太陽能組件具有自清潔特性，亞瑪頓成立了專門的石墨烯研究院。
最近，意大利研究人員在鈣鈦礦電池中的電子選擇層中添加了石墨烯，不僅提高化學(xué)穩(wěn)定性，還將鈣鈦礦/晶硅異質(zhì)結(jié)電池的轉(zhuǎn)化效率提高到26.3%。
這種新型異質(zhì)結(jié)電池兼具有薄膜鈣鈦礦生產(chǎn)工藝和硅基異質(zhì)結(jié)電池的性能。雙端結(jié)構(gòu)讓電極數(shù)量更少，減少了電池本體吸收損失的光，比四終端電池的生產(chǎn)成本更低。
科學(xué)家們在鈣鈦礦電池中使用的二氧化鈦(TiO2)電子選擇層中添加了石墨烯，石墨烯薄片沉積在二氧化鈦前驅(qū)體和二氧化鈦納米粒子溶液上。少量的石墨烯薄片摻雜已證明足以在不改變整個電池光吸收的情況下改進了電荷傳輸，提高電池的光電性能。
研究小組表示，他們沒有使用傳統(tǒng)的甲基銨碘化鉛(MAPbI3)鈣鈦礦，而是選擇了混合陽離子、混合鹵化物鈣鈦礦，從而獲得最佳的光學(xué)帶隙和改進的穩(wěn)定性。
研究人員采用“機械方法”堆疊兩個子電池，分別制造和優(yōu)化兩個終端電池。經(jīng)過優(yōu)化的、雙面介觀鈣鈦礦電池，通過在兩個子電池之間的接觸區(qū)域施加大約1公斤/厘米2的壓力，機械地堆積在硅底電池上。
再采用磁控濺射法在空穴選擇層上沉積氧化銦錫對電極，并作為頂電池的后接觸電極。研究人員聲稱已經(jīng)找到了理想厚度的對電極，能減少反射光損耗。
這兩個電池的有效耦合，確保了成品電池75.6%的高填充系數(shù)。這種優(yōu)化的、雙面鈣鈦礦太陽能電池用做晶硅異質(zhì)結(jié)底電池的串聯(lián)頂部電池，在1.43平方厘米的有效面積內(nèi)，反向電壓掃描模式功率轉(zhuǎn)換效率達到26.3%，正向電壓掃描模式功率轉(zhuǎn)換效率為25.7%，并最終穩(wěn)定在25.9%。
此前IMEC曾在0.13平方厘米的鈣鈦礦/ IBC晶硅異質(zhì)結(jié)電池上獲得27.1%的轉(zhuǎn)化效率，顯然這次的電池面積更大。對于鈣鈦礦薄膜電池，最大的挑戰(zhàn)就是在大面積上實現(xiàn)高效率，全球能把鈣鈦礦電池效率做到23%以上的團隊寥寥無幾。
研究人員認為，石墨烯改善了鈣鈦礦電池的性能，而異質(zhì)結(jié)晶硅電池結(jié)構(gòu)的背部非晶膜允許增加張力。目前太陽能還未能更好被人類利用，需要科研人員不斷努力，研究出更高效地產(chǎn)品，這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。
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