加了石墨烯的鈣鈦礦電池

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(kāi)發(fā)，前兩年SNEC大會(huì)曾專(zhuān)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(kāi)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(kāi)發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽(yáng)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(yáng)能組件具有自清潔特性，亞瑪頓成立了專(zhuān)門(mén)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?cè)阝}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(gè)電池光吸收的情況下改進(jìn)了電荷傳輸，提高電池的光電性能。

研究小組表示，他們沒(méi)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(yáng)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(jìn)的穩(wěn)定性。

研究人員采用“機(jī)械方法”堆疊兩個(gè)子電池，分別制造和優(yōu)化兩個(gè)終端電池。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的、雙面介觀鈣鈦礦電池，通過(guò)在兩個(gè)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(jī)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(duì)電極，并作為頂電池的后接觸電極。研究人員聲稱(chēng)已經(jīng)找到了理想厚度的對(duì)電極，能減少反射光損耗。

這兩個(gè)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(yáng)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(dá)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(duì)于鈣鈦礦薄膜電池，最大的挑戰(zhàn)就是在大面積上實(shí)現(xiàn)高效率，全球能把鈣鈦礦電池效率做到23%以上的團(tuán)隊(duì)寥寥無(wú)幾。

研究人員認(rèn)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(yáng)能還未能更好被人類(lèi)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?lèi)的能源夠人類(lèi)發(fā)展所需。